掃描電鏡(SEM)拍攝條件選擇與拍攝常見問題的解決方法

掃描電鏡的原理：由電子槍發出的電子束在電場的作用下加速，經過三個透鏡聚焦成直徑為5nm或更細的電子束。該電子束在樣品表面進行逐行掃描，激發樣品產生出各種物理信號。信號探測器收集這些并按順序、成比例地轉換為視頻信號。通過對其中某種信號的撿測，視頻放大和信號處理，*終在顯示屏上獲得能反映樣品表面特征的掃描圖象。     

以下我們在使用SEM掃描電鏡的過程中會遇到常見拍攝條件選擇問題與拍攝常見問題的解決方法。

掃描電鏡的拍攝條件選擇：

一、加速電壓：適合高電壓樣品：金屬樣品、導電樣品、表面有污染樣品。適合低電壓樣品：有機樣品、表面包覆樣品、導電性較差樣品。

高加速電壓優點：加速電壓越高，圖像分辨率越高，抗干擾能力強；缺點：加速電壓過高，電子束對樣品的穿透能力過大，會造成樣品表面信息缺失和樣品損傷。低加速電壓優點：當低加速電壓時，入射電子能量較低，與樣品的作用深度較淺，有利于樣品表層形貌的觀察；此外，低加速電壓可以有效地減少荷電現象；缺點：信噪比差，分辨率低。

二、工作距離：工作距離（WD）是物鏡下極靴到樣品表面的距離。

分辨率：一般工作距離越近，分辨率越好。不過工作距離越近，操作越危險，需要操作較為小心，避免試樣碰撞極靴。而且工作距離越近，試樣允許的傾轉角度也受到更大的限制。

景深：當倍數較大時，景深會大幅度縮小，試樣稍有起伏則不能全部聚焦清楚，工作距離越大，景深越大。

三、信號源種類：

SE2 信號源：二次電子來自表面5nm~10nm的區域，能量為0-50eV。特點：a.能量低，只能表征樣品表面，對試樣表面狀態非常敏感，能有效地顯示試樣表面的微觀形貌；b.二次電子的分辨率較高，一般可達到5nm~10nm；c.二次電子產額隨原子序數的變化不大，它主要取決與表面形貌。

BSE 信號源：入射電子受到樣品原子核作用發生較大角度散射后又逃逸出樣品。特點：a.背散射電子產額隨原子序數的增加而增加，可以顯示原子序數襯度；b.能量很高，可以反映樣品內部比較深的信息，深度100nm~1μm；c.分辨率相對較低，一般在50nm~200 nm左右，取決于入射電子能量和樣品原子序數。

四、放大倍數：

屏幕（顯示）放大倍數和底片放大倍數：1. 屏幕（顯示）放大倍數 Mag放大倍數=屏幕邊長/掃描距離（M=D/d，D是屏幕邊長，d是電子探針的掃描寬度）。2.底片放大倍數（寶麗來放大）Print mag是用照相底片作為標準的，和顯示器尺寸無關系。

常見問題的解決方法：

一、樣品荷電、異常明亮：

亮度不均勻：減小加速電壓、降低束流；旋轉電子束，旋轉樣品

將WD調到12mm~15mm，同時調節Z軸。

二、碳沉積、樣品損傷：

在掃描電鏡的樣品區往往存在一些碳氫化合物，被電子束轟擊后，會形成帶正電荷的碳離子。掃描電鏡觀察樣品時，電子束在微區掃描使得該區域電子較為富集，碳離子會向該區域富集并沉積下來，影響該區域二次電子信號的產生。先對樣品某區域進行能譜分析，5、10 分鐘后再對該區域能譜分析，碳元素特征 X 射線峰會升高。措施：1.減小電流2.減小加速電壓3.鍍導電膜4.用冷肼中加液氮以降低入射束的溫度5.縮短聚焦時間，在目標區域的周圍聚焦好再移到目標區域采集圖像。

三、樣品圖像形變：

改變圖片采集模式，改為Fast幀平均模式采集圖片。