扫描电镜如何能拍到样品的好的形貌?


发布时间:

2024-04-07

扫描电镜是表征材料微观形貌的有力工具,它能够呈现样品的精细结构。然而,要拍摄出高质量的样品形貌并非易事,除了要熟悉扫描电镜的各种功能,还需要掌握一些技巧。本文将介绍如何利用景深、倾斜校正、动态聚焦等功能以及合轴和消像散等操作来优化扫描电镜成像质量,拍摄出样品的精彩形貌。

扫描电镜是表征材料微观形貌的有力工具,它能够呈现样品的精细结构。然而,要拍摄出高质量的样品形貌并非易事,除了要熟悉扫描电镜的各种功能,还需要掌握一些技巧。本文将介绍如何利用景深、倾斜校正、动态聚焦等功能以及合轴和消像散等操作来优化扫描电镜成像质量,拍摄出样品的精彩形貌。

一、利用景深

扫描电镜的一大优势是较大的景深,远高于光学显微镜,这有利于观察具有起伏的样品表面。然而,景深并非无限大,尤其是在高倍下会急剧下降。为了拍摄高质量的形貌,有时需要考虑增加景深:

1. 使用低倍/大视场模式。许多扫描电镜设有专门的低倍模式,通过关闭物镜来降低会聚角,大幅提高景深,适合低倍全景成像。

2. 增大工作距离。在合适范围内增加工作距离可以减小会聚角,提高景深。但过大的工作距离会降低分辨率。

3. 减小光阑。缩小光阑孔径可以减小会聚角,增加景深。但会降低束流,可能影响信噪比。

因此,对于起伏明显的样品,要权衡分辨率和景深的平衡,选择合适的放大倍数、工作距离和光阑。

二、倾斜校正和动态聚焦

许多情况下需要对倾斜的样品进行成像,如双束电镜加工、EBSD测试等。此时,倾斜会带来投影畸变,使得图像与实际形貌不符,影响尺寸测量。同时,倾斜也会导致不同区域的高度差超出景深范围。为解决这些问题,需要使用倾斜校正和动态聚焦功能:

1. 倾斜校正可以消除因倾斜带来的投影畸变,将图像还原为样品水平放置时的形貌,并补偿尺寸变化,便于精确测量。

2. 动态聚焦可以根据倾斜角度,动态调整不同位置的聚焦量,使得整个视场内的图像都清晰聚焦,弥补景深的不足。

需要注意的是,倾斜校正假设样品表面是平整的,对于复杂三维形貌的样品使用倾斜校正可能会带来假象。动态聚焦也只能在一定程度上扩大景深范围。

三、准确的合轴和消像散

除了以上功能,扫描电镜的日常操作中,准确的合轴和消像散也至关重要,它们可以减少像散和像差,提高成像质量。

1. 在改变工作距离后,需要重新合轴,确保电子束垂直入射到样品表面,减少像散。可利用标准样品上的小球(如金球)来精确合轴。

2. 消像散可以降低色差,获得锐利的图像。可通过调节

消像散线圈来减少不同能量电子聚焦位置的差异,提高图像质量。

四、其他因素

除了以上因素,还有一些其他方面也会影响扫描电镜成像质量:

1. 样品制备:平整、洁净的样品表面有利于获得高质量图像。导电性差的样品要进行导电处理,减少充电效应。

2. 加速电压:太低的加速电压会降低分辨率,太高的加速电压可能会引入体效应,降低表面信息。要根据样品特点选择合适的加速电压。

3. 探测器选择:不同探测器(如二次电子、背散射电子)对比度机制不同,适合观察不同的样品信息。

4. 扫描速度:较慢的扫描速度有利于获得信噪比高的图像,但会增加成像时间,可能引入漂移。

5. 环境因素:样品室真空度、室内温度等环境因素的波动会影响图像质量,需要尽量保持稳定。

综上,要在扫描电镜中获得高质量的样品形貌,需要综合考虑多方面因素。一方面要熟练掌握电镜的各种功能,如景深控制、倾斜校正、动态聚焦等;另一方面要规范操作,做好合轴、消像散,并选择合适的成像参数。此外,样品制备和环境控制也不可忽视。只有将这些因素都考虑周全,才能拍摄出样品的精彩形貌,发挥扫描电镜的最大潜力。

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