工作距離的選擇，對掃描電鏡拍攝會有什么影響呢？

小編又跟大家見面了，利用掃描電鏡觀察樣品時會關注分辨率、襯度、景深、形貌的真實性以及其他分析的需要等等，不同的關注點之間需要不同的拍攝條件，有時甚至相互矛盾。

今天主要談一談sem掃描電鏡拍攝時工作距離的選擇。

平時掃描電鏡使用者都進行常規樣品的觀察，常規樣品不像分辨率標準樣品那么理想，樣品比較復雜，而且有時候關注點并不相同。因此我們要根據樣品類型以及所關注的問題選擇合適的sem掃描電鏡條件。關注分辨率、襯度、景深、形貌的真實性、其它分析的需要等等，不同的關注點之間需要不同的掃描電鏡條件，有時甚至相互矛盾。因此我們要明確拍攝目的，尋找更適合的sem掃描電鏡條件，而不是貿然的追求大倍數。

掃描電鏡的工作條件包括很多，加速電壓、束流束斑、工作距離、光闌大小、明暗對比度、探測器的選擇等。本期將為大家介紹工作距離的影響。

工作距離的影響：

① 分辨率：由前面的束斑尺寸公式我們就已經得知，不管任何sem掃描電鏡、任何電壓束流條件，都是工作距離越近，分辨率越好。不過工作距離越近，操作越危險，需要操作者較為小心，避免試樣碰撞級靴。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。

② 景深：除了分辨率外，有時候景深也是掃描電鏡圖片非常重要的因素，特別是當倍數較大時，景深會大幅度縮小，試樣稍有起伏則不能全部聚焦清楚。

景深有如下公式可以表示：

其中M為放大倍數、D為工作距離、d為電子束直徑、α為光闌孔徑。所有的sem掃描電鏡都可以從軟件中讀取當前工作條件下的景深，如圖5-27。

從景深公式中我們可以知道，影響景深的幾個工作參數：

工作距離越大，景深越大；

加速電壓越大，電子束直徑越小，景深越大；

束流越小，電子束直徑越小，景深越大；

光闌孔徑越小，景深越大；

放大倍數越小，景深越大。

另外，掃描電鏡具有獨特的景深模式，通過中間鏡和物鏡的聚焦配合，能夠增加高倍數下的景深。此外，無磁場模式的景深要好于磁浸沒式。

③ 襯度與工作距離的影響

對背散射電子來說，工作距離還會引起襯度的不同。工作距離較遠時，級靴下背散射電子探測器的接收立體角較小，相對接收更高角的背散射電子信號；距離較近時，立體角變大，可以接收更多的低角背散射電子信號。圖5-29，試樣是拋光的金屬鎳，測試了不同區域的灰度值，可以發現工作距離較近時，不同的晶粒的灰度值相差更大，通道襯度更好。

④ 物鏡模式和附件的要求

采用半磁浸沒式物鏡時，需要較近的工作距離。半浸沒式物鏡的磁場僅在物鏡附近，工作距離遠了磁場不能將試樣表面包住，使得電子束不能很好的聚焦到試樣表面。因此在這種工作模式下，工作距離要小于7mm。

如果插入了級靴下背散射電子探測器，由于探測器本身具有一定的厚度，所以工作距離也不能太近，否則會撞上探測器。插入級靴下背散射探測器的情況下，工作距離要大于6mm。如果工作距離更近了，可以拔出級靴下背散射探測器，改用鏡筒內背散射電子探測器進行觀察。在使用減速模式或者鏡筒內二次電子探測器時，也需要相對較小的工作距離。

sem掃描電鏡的其它附件，比如EDS/WDS，由于這些附件自帶準直器，需要有特定的工作距離，不在此工作距離下，附件會因為沒有信號而不能正常工作。