掃描電鏡成像的影響因素

掃描電鏡已廣泛用于材料科學(金屬材料、非金屬材料、納米材料)、冶金、生物學、醫(yī)學、半導體材料與器件、地質勘探、病蟲害的防治、災害(火災、失效分析)鑒定、刑事偵察、寶石鑒定、工業(yè)生產(chǎn)中的產(chǎn)品質量鑒定等領域。

如何評價掃描電鏡成像圖片質量?

可以從如下幾個方面來考量:

1.分辨率高,顯微結構清晰可辨

圖1分辨率對圖像的影響

2.襯度適中,圖像中無論黑區(qū)或白區(qū)的細節(jié)都能看清楚

3.信噪比好,沒有明顯的雪花狀噪聲

圖2.信噪比對圖像的影響

4.景深好,圖像沒有局域的欠焦或過焦現(xiàn)象

圖3.景深對圖像的影響

5.真實,圖片所展示的是真實的樣品形貌和結構

圖4.加速電壓對樣品的損傷造成圖像失真

影響掃描電鏡成像的關鍵因素

◆電子槍的種類:場發(fā)射、LaB6或鎢燈絲的電子槍

圖4.不同種類電子槍對比

◆電鏡的像差:球差、色差、像散、衍射差

球差:透鏡對遠離/靠近光軸部分電子的折射能力不同引起,消除方法:1)降低球差系數(shù)Cs;2)小孔光闌遮擋外圍射線。

色差:電子能量不同引起,消除方法:提高加速電壓和透鏡電流的穩(wěn)定度、減小光闌孔徑。

衍射差:電子波動性和物鏡光闌引起,可通過提高加速電壓,選用大孔徑光闌消除。

像散:磁線圈加工誤差引起,需加裝消像散器。

◆電磁透鏡的型式:內(nèi)透鏡、外透鏡、半內(nèi)透鏡

圖5.不同物鏡的比較

◆環(huán)境因素:振動、磁場、噪音、接地

電鏡實驗室環(huán)境對電鏡的最終成像有重要影響,尤其是地基振動、雜散磁場以及接地電阻等。

雜散磁場和低頻振動會影響信號電子的運動軌跡,造成電子束畸變,使圖像輪廓粗糙,出現(xiàn)尖角和毛刺,亮度不穩(wěn)定,甚至出現(xiàn)干擾條紋。

對于高分辨的場發(fā)射掃描電鏡,在高倍下觀察時大聲說話或者機械噪聲都會對圖像產(chǎn)生干擾。

◆操作條件:加速電壓、工作電流、電子束合軸、物鏡光闌、掃描速率、樣品處理、真空度等

操作條件的選擇是否合適是影響掃描電鏡成像的最重要的因素,不同設置條件對圖片質量的影響是相互關聯(lián)的,只有在不同操作條件下尋找最合適的參數(shù)組合才能獲得高質量的圖片。因此對電鏡工程師的技術和經(jīng)驗依賴性高。

圖6.操作條件對成像的影響

永清石墨烯研究院檢測中心簡介

檢測中心圍繞石墨烯和新能源材料相關實驗和檢測分析搭建實驗室業(yè)務能力,涵蓋材料微觀形貌、熱學性能、理化性能、力學性能和電池電性能等檢測項目,滿足企業(yè)大部分研發(fā)、中試檢測需求。檢測認證中心通過CNAS認可實驗室認證,實驗室面積達1600m2,配備日立冷場發(fā)射掃描電子顯微鏡、耐馳激光導熱分析儀、梅特勒同步熱分析儀等180多臺套儀器設備。檢測中心秉持“公正、誠信、科學、高效”的原則,竭誠為國內(nèi)外企業(yè)和高??蒲性核峁└哔|量的檢測服務。