掃描電子顯微鏡主要特點及圖像清晰的因素

掃描電子顯微鏡主要特點及圖像清晰的因素

關(guān)鍵詞：掃描電子顯微鏡     二次電子

掃描電子顯微鏡主要是利用二次電子信號成像來觀察樣品的表面形態(tài)。二次電子能夠產(chǎn)生樣品表面放大的形貌像，這個像是在樣品被掃描時按時序建立起來的，即使用逐點成像的方法獲得放大像。

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一、掃描電子顯微鏡的主要特點

（1）掃描電子顯微鏡放大倍數(shù)的變化范圍很大，一般為15到200000倍，有利于多相或多組成的非均勻材料在低倍率下的普查和高倍率下的觀察分析。

（2）掃描電子顯微鏡具有相當(dāng)高的分辨率。

（3）制樣方法簡單，掃描電子顯微鏡可以直接觀察直徑為0~30mm的大塊試樣。

（4）掃描電子顯微鏡適用于粗糙表面和端口的分析觀察，且圖像富有立體感、真實感，易于識別和觀察。

（5）可進(jìn)行多種功能的分析。

二、影響圖像形成的主要原因

（1）由于二次電子是入射電子碰撞樣品的核外電子，使原子外層激發(fā)而電離出來的電子，且電子在逸出樣品表面之前又和樣品進(jìn)行多次散射，所以只有在樣品淺層幾納米到幾十納米深度左右區(qū)域產(chǎn)生的二次電子才能逸出表面，被探測器收集到。當(dāng)入射電子束和樣品表面垂直時，二次電子逸出區(qū)域小，二次電子發(fā)生量最少(最暗)；當(dāng)入射角大于0°時，散射區(qū)與樣品表面接近的區(qū)域面積大，逸出可能性大，二次電子發(fā)生量多(亮度大)。

（2）原子序數(shù)高的元素被激發(fā)的二次電子多，原子序數(shù)低的元素則少。因此同等條件下，前者圖像明亮，這種現(xiàn)象稱為原子序數(shù)效應(yīng)。其與背散射電子在樣品中的激發(fā)作用有關(guān)。

（3）對于絕緣性樣品，入射電子不能在樣品中構(gòu)成回路導(dǎo)入大地，堆積在樣品上的入射電子形成負(fù)電荷區(qū)，產(chǎn)生放電現(xiàn)象或排斥后續(xù)入射電子，使其被檢測器吸收或者轟擊樣品室其他部件，嚴(yán)重影響二次電子圖像質(zhì)量。但是采取一些措施對樣品進(jìn)行處理后可以減少充放電效應(yīng)的影響，如采用鍍膜、導(dǎo)電膠粘貼樣品等導(dǎo)電處理等。

（4）在樣品的尖端部位邊緣射入一次電子時，由于尖端和邊緣的二次電子容易脫離樣品，所以產(chǎn)生的二次電子數(shù)量過多，圖像異常明亮，造成不自然的反差，降低圖片質(zhì)量。但可通過降低加速電壓來減少二次電子的發(fā)生量。

三、影響圖像清晰度的因素

（1）信噪比

信噪比越高，分辨率越高，一般要求信噪比≥100.

（2）像元數(shù)目

實際觀察中，通常利用掃描時間是預(yù)先規(guī)定好的，再配合改變放大器的時間常數(shù)來控制像元數(shù)目大于等于10。