掃描電鏡分辨率影響因素

掃描電鏡有多項(xiàng)性能和技術(shù)指標(biāo)，例如：分辨率、放大倍率誤差、低倍畸變、束流穩(wěn)定性、樣品污染率、真空度、換樣品抽真空時(shí)間、開(kāi)機(jī)到工作抽真空時(shí)間、樣品臺(tái)位移距離等，這些均有量化指標(biāo)。其中，掃描電鏡的分辨率、放大倍數(shù)等參數(shù)又是選購(gòu)考察的首位。

掃描電鏡分辨率重要性

　　分辨率是掃描電鏡Z重要指標(biāo)，它反映了儀器的綜合性能。各種類型的掃描電鏡分辨率不同，標(biāo)識(shí)了儀器進(jìn)入做微觀領(lǐng)域的尺度有差異，這也是不同檔次電鏡的賣點(diǎn)。用戶Z關(guān)心這個(gè)指標(biāo)是否符合要求。對(duì)于廠方工程師，拍攝分辨率照片也是一項(xiàng)技術(shù)挑戰(zhàn)，要把掃描電鏡各個(gè)環(huán)節(jié)求。對(duì)于廠方工程師，拍攝分辨率照片也是一項(xiàng)技術(shù)挑成，要把掃描電鏡各個(gè)環(huán)節(jié)調(diào)整到Z佳狀態(tài)，選用幾乎極限的操作條件，反復(fù)拍照，直到拿出滿意照片。

掃描電鏡分辨率影響因素

電子源：

　　燈絲(電子槍)是電子源的提供者，也是掃描電鏡Z重要的部件，燈絲所發(fā)射電子的密度、束斑尺寸、能量分布將決定性影響掃描電鏡的分辨率。

1、鎢燈絲

　　鎢燈絲具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、束流大、真空要求低、易更換等優(yōu)點(diǎn)，但是由于其束流密度小、信噪比差、化學(xué)穩(wěn)定性差、且使用壽命短(80-100h)，因此，在使用過(guò)程中需要高頻率的更換燈絲，以確保掃描電鏡保持較為穩(wěn)定的分辨率。

2、CeB6燈絲

　　CeB6燈絲亮度為1000A/cm2，是鎢燈絲亮度的10倍，因此具有更高的分辨率。CeB6燈絲具有更好的抗干擾能力，工作溫度為1800K，遠(yuǎn)低于鎢燈絲工作溫度(2800K)，燈絲揮發(fā)量相對(duì)較小，因此使用壽命基本都可達(dá)到1500h，如果再加以規(guī)范管理，使用壽命可進(jìn)一步延長(zhǎng)。

電子光路系統(tǒng)：

　　在電子光路系統(tǒng)中，電子槍柵極到陽(yáng)極區(qū)間是受陰極蒸氣污染較為嚴(yán)重的區(qū)域，需要定時(shí)對(duì)韋氏帽、陽(yáng)極等進(jìn)行超聲、拋光清理才能維持掃描電鏡良好的狀態(tài)。如果清理時(shí)操作不當(dāng)或者環(huán)境灰塵較多，還有可能造成光路系統(tǒng)的二次污染，更換燈絲的頻率越高，受污染的概率也會(huì)增大，這也是鎢燈絲掃描電鏡性能衰減嚴(yán)重的主要原因之一。

掃描電鏡分辨率標(biāo)樣

　　標(biāo)樣為碳臺(tái)上的鍍金顆粒，這種標(biāo)樣的優(yōu)點(diǎn)如下：碳與金的原子序數(shù)相差大，標(biāo)樣木身的自然襯度高，便于掃描電鏡選擇Z小束斑進(jìn)行高分辨成像;標(biāo)樣導(dǎo)電導(dǎo)熱性能好，在電子束穩(wěn)定;金顆粒尺寸2nm~30nm，適用于放大倍數(shù)5萬(wàn)倍以上的圖像。

　　另外一種標(biāo)樣是碳臺(tái)上的錫球，樣品自然襯度高;比金顆粒更耐電子束輻照，高倍時(shí)在某一個(gè)部位反復(fù)消像散和聚焦，錫球不會(huì)污染變黑;錫球尺寸3nm~30um，這樣寬的尺寸范圍適用于放大倍率從低到高校準(zhǔn)儀器，圓球便于消除像散。通?？梢园堰@兩個(gè)標(biāo)樣同時(shí)放入掃描電鏡，先利用錫球調(diào)整儀器，再用金顆粒拍分辨率照片。

掃描電鏡分辨率評(píng)定

　　分辨率照片為金顆粒的二次電子像，拍攝條件各公司略有不同，場(chǎng)發(fā)射掃描電鏡放大倍率選20萬(wàn)倍或30萬(wàn)倍;加速電壓15kV~30kV;工作距離2mm~5mm。對(duì)于常規(guī)掃描電鏡放大倍率只選10萬(wàn)倍。金顆粒圖像邊緣要清晰，沒(méi)有明顯像散。

　　如何評(píng)定是否達(dá)到分辨率要求?(例如場(chǎng)發(fā)射電鏡為1nm，常規(guī)電鏡為3nm)有幾種方法：傳統(tǒng)方法是在光學(xué)比長(zhǎng)儀或讀數(shù)顯微鏡下測(cè)量照片上兩個(gè)Z近顆粒的間距，除以圖像放大倍率。現(xiàn)在掃描電鏡有尺度測(cè)量功能，在圖像上直接測(cè)量顆粒大小或者兩個(gè)Z近顆粒的間距，這兩種方法均會(huì)引入操作者的瞄準(zhǔn)誤差，測(cè)試結(jié)果有時(shí)會(huì)有爭(zhēng)議;有的掃描電鏡具備分辨率檢測(cè)功能，利用圖像分析程序自動(dòng)給出顆粒的Z小間距，結(jié)果無(wú)可爭(zhēng)議。如果嚴(yán)格要求，分辨率測(cè)定應(yīng)該在圖像的三個(gè)同方向上均予滿足。

　　分辨率檢測(cè)還有低加速電壓的規(guī)定，場(chǎng)發(fā)射掃描電鏡在1kV、20萬(wàn)倍或10萬(wàn)倍下拍照，分辨率指標(biāo)為2nm;常規(guī)掃描電鏡在3kV、5萬(wàn)倍下拍照，分辨率要求5nm。

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