掃描電鏡難以“明察秋毫”

鑠思百檢測：掃描電子顯微鏡（SEM）是一種高端的電子光學(xué)儀器，是觀察材料微觀結(jié)構(gòu)不可缺少的儀器廣泛應(yīng)用于材料、生物、醫(yī)藥、化學(xué)、半導(dǎo)體等研究領(lǐng)域和工業(yè)部門。

“比如，在材料科學(xué)領(lǐng)域，它是非常基礎(chǔ)的科研儀器，毫不夸張地說，材料領(lǐng)域70%—80%的文章都要用到掃描電鏡提供的信息?！敝袊茖W(xué)院上海硅酸鹽研究所研究員，中國電子顯微鏡學(xué)會掃描電鏡專業(yè)委員會副主任曾毅告訴科技日報然而，目前我國科研和工業(yè)部門使用的掃描電子顯微鏡嚴(yán)重依賴進口。每年以[中國電子顯微鏡學(xué)會掃描電鏡專業(yè)委員會億美元以上的價格購買的數(shù)百臺掃描電子顯微鏡主要產(chǎn)于美國、日本、德國、捷克等國家。我國掃描電鏡所占比例僅為5%-以上%左右

鑠思百檢測：掃描電鏡的圖像分辨率與電子束直徑密切相關(guān)。電子束會聚越細，圖像分辨率越高

掃描電子顯微鏡主要利用二次電子信號成像來觀察樣品的表面形貌，即用非常小的會聚電子束掃描樣品表面，通過電子束與樣品之間的相互作用獲得材料表面的詳細信息掃描電鏡由電子光學(xué)系統(tǒng)、信號采集與顯示系統(tǒng)、真空系統(tǒng)和電源系統(tǒng)組成其中，電子光學(xué)系統(tǒng)由電子槍、電磁透鏡、掃描線圈和樣品室等部件組成。在這項工作中，電子槍發(fā)射的電子束被收集成一個非常薄的電子束，它被掃描到樣品表面，激發(fā)樣品表面產(chǎn)生二次電子二次電子由探測器收集并由閃爍體轉(zhuǎn)換成光信號，二次電子的數(shù)量與樣品的表面形貌有關(guān)。當(dāng)樣品不同區(qū)域激發(fā)的二次電子數(shù)目不同時，光電倍增管和放大器轉(zhuǎn)換的電壓信號也不同，這反映在熒光位置的明暗對比度差最后上，得到放大的黑白圖像，為了獲得更高的圖像分辨率，光束光斑的直徑應(yīng)盡可能小。電子束的會聚必須由電子光學(xué)系統(tǒng)完成

除了需要非常精細的電子束外，還需要有效地收集二次電子以獲得sem圖像。曾毅說

低分辨率鎢燈掃描電子顯微鏡的探測器通常位于電磁透鏡和樣品中之間。在這種情況下，檢測器與樣品之間之間的距離相對較近，樣品與透鏡之間之間的距離相對較遠。實際上，掃描電鏡的圖像分辨率與工作距離密切相關(guān)。長距離會降低圖像的分辨率，而短距離會提高圖像的分辨率

為了提高掃描電鏡的圖像分辨率，必須盡可能縮短樣品與透鏡之間的距離。這減少了工作距離2000年，工作距離短、圖像分辨率高的場發(fā)射掃描電子顯微鏡成為主流產(chǎn)品。目前發(fā)射掃描電子顯微鏡主要采用半浸沒式或全浸沒式電磁透鏡，即探測器安裝在電磁透鏡上方或里面

樣品與探測器電磁透鏡之間的掃描電子顯微鏡設(shè)計簡單二次電子可以被電場效應(yīng)探測到探測器可以通過在探測器前面施加正電壓來收集二次電子。場發(fā)射掃描電子顯微鏡（FESEM）將探測器安裝在電磁透鏡中。雖然樣品和透鏡之間的距離比較短，但是探測器和樣品之間的距離比較長，所以收集二次電子的效率會大大降低

鑠思百檢測：“此時僅僅靠在探測器前端加正電壓吸引二次電子的方法就行不通了，需要借助磁場力作用將二次電子吸到電磁透鏡內(nèi)部。場發(fā)射掃描電鏡如何利用磁場力的作用將二次電子高效地吸到電磁透鏡內(nèi)，在提高采集效率這一點上，我們需要有所突破?！?/p>

用傳統(tǒng)的掃描電鏡觀察非導(dǎo)電樣品時，樣品表面必須涂上導(dǎo)電膜才能觀察。在這種情況下，電導(dǎo)率薄膜會可以在一定程度上掩蓋樣品的真實表面形貌目前，主流掃描電鏡的一個重要突破是通過降低入射電子的加速電壓，可以直接觀察到無涂層的導(dǎo)電樣品

雖然加速電壓的降低帶來了直接觀察察非察非電樣品的好處，但同時也給電鏡生產(chǎn)廠商帶來了巨大的挑戰(zhàn)。當(dāng)加速電壓低于3kv時，會出現(xiàn)一系列問題，主要表現(xiàn)為電子槍亮度降低和色差增大。這樣一來，原來精細聚焦的電子束“探針”的直徑將顯著增大，導(dǎo)致圖像分辨率嚴(yán)重下降，這也是自20世紀(jì)60年代以來一些學(xué)者提出降低掃描電鏡的加速電壓以直接觀察非導(dǎo)電樣品的原因以來但直到2000年才實現(xiàn)商業(yè)化的低壓掃描電鏡。目前，主流場發(fā)射掃描電子顯微鏡的低電壓分辨率（0.7—1nm@1kV）已經(jīng)很好地滿足了非導(dǎo)電樣品的表征要求。最近，一種新的掃描電子顯微鏡被介紹，它可以在低壓下獲得圖像1kv時為3nm

為了在低電壓下觀察樣品而不降低圖像分辨率，通常的解決方案是使用施加減速電壓，鏡筒內(nèi)減速或單色儀技術(shù)“但是不管哪種方案都涉及到整個電子光學(xué)系統(tǒng)的重新設(shè)計和加工。施加減速電壓以后，就相當(dāng)于將樣品表面作為一級透鏡，多了這樣一個‘透鏡’，電子光學(xué)系統(tǒng)的設(shè)計就會更復(fù)雜，同時對系統(tǒng)的均勻性、穩(wěn)定性要求就更高，些許的缺陷都會嚴(yán)重影響掃描電鏡的低電壓分辨率?！?/p>

“盡管目前國產(chǎn)掃描電鏡占據(jù)的市場份額較小，技術(shù)指標(biāo)也和主流電鏡有一定差距。但是同主流產(chǎn)品相比并不存在不可逾越的技術(shù)鴻溝，如果能加大對自主科研裝備的研發(fā)投入，同時配以政策引導(dǎo)，相信不久的將來，一定可以看到越來越多的國產(chǎn)掃描電鏡出現(xiàn)在我國的科技事業(yè)舞臺上。”鑠思百檢測

測試流程

1、客戶提出測試要求（在線預(yù)約）

2、細節(jié)溝通（聯(lián)系在線QQ）

3、下載填寫測試委托單

4、測試委托單和樣品郵寄

5、聯(lián)系客服付款

6、安心等待

7、接受數(shù)據(jù)發(fā)票

8、后期服務(wù)

以上是對于測試的相關(guān)介紹，如有其它檢測需求可以咨詢實驗室工程師，為您一對一服務(wù)。

溫習(xí)提示

1、不定期推出各種優(yōu)惠活動，詳情通過電話、在線客服確認(rèn)測試條件、檢測費用、檢測周期等。

檢測咨詢熱線：15071040697   黃工   QQ：82187958

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