教你拍出高質量的SEM掃描電鏡圖：掃描電鏡參數的調整方法

拍出高質量的SEM掃描電鏡圖片除了主觀因素及操作熟練度和樣品制備方面的問題外，更主要的還需要對掃描電鏡的各種參數進行調試，已達到想要的效果，今天就跟大家介紹下如何對掃描電鏡的各種部件參數進行調整。

01：加速電壓

1.**分辨率**: -般來說，加速電壓越高，電子束的穿透能力越強，能夠激發更深層次的信號，但同時也可能導致電子束在樣品內部散射加劇，降低圖像的橫向分辨率。相反,較低的加速電壓雖然減少了電子束的穿透深度,但有助于減少散射,提高表面細節的分辨率，尤其適用于觀察樣品表面的微細結構。　

2. **對比度*:加速電壓的變化還會影響圖像的對比度。在高加速電壓下，于電子束的穿透深度增加，背散射電子信號增強，使得圖像中不同物質或不同密度的區域對比度增強。而在低加速電壓下，主要由表面幾納米內產生的二次電子貢獻圖像信息，對于表面形貌的敏感度更高，但對比度可能相對較低。　

3. **樣品損傷**:加速電壓越高，電子束對樣品的轟擊能量越大，可能導致的樣品損傷也越嚴重。因此，在處理對電子束敏感或易受損的樣品時，需要謹慎選擇較低的加速電壓，以減少對樣品的破壞。

02：光闌

光闌是金屬條上的一個小孔，它被放置在電子束的路徑上，以限制電子沿鏡筒向下運動。光闌可阻止偏離軸線或能量不足的電子沿柱子向下運動。根據所選光闌的大小，它還可以縮小光闌下方的電子束。

1.分辨率的提升

物鏡光闌是提升掃描電鏡分辨率的關鍵因素之一。通過縮小光闌孔徑，可以限制通過物鏡的電子束束斑尺寸,進而減小電子束與樣品相互作用區域的直徑，提高圖像的空間分辨率。然而，過小的光闌孔徑也會降低電子束的電流密度，增加圖像噪聲,因此在實際操作中需要找到Z佳平衡點。

2.對比度的調節

對比度是反映圖像中不同物體間亮度差異的重要指標。在SEM掃描電鏡中，對比度不僅受樣品本身特性的影響，還受到光闌設置的調控。通過調整光闌孔徑，可以控制電子束與樣品表面的相互作用面積，從而影響二次電子或背散射電子的產生量,進而改變圖像的對比度。適當的光闌設置可以增強圖像細節，使結構特征更加鮮明。

3.掃描速度的調控

掃描光闌在控制掃描速度方面發揮著重要作用。通過調整掃描光闌的開度，可以改變單位時間內通過掃描線圈的電子束流量,從而調節掃描速度。較快的掃描速度適于大面積快速成像，但可能犧牲部分圖像質量;而較慢的掃描速度則能獲取更高質量的圖像，但耗時較長。因此，在實際應用中，需根據具體需求選擇合適的掃描速度。

03:束斑尺寸

電子束錐在樣品表面形成的束斑大小(橫截面直徑)會影響：1)圖像的分辨率;2)產生的電子數量，從而影響圖像的信噪比和清晰度。在低倍放大時，我們使用的束斑尺寸要比高倍放大時大。

1.分辨率提升**:減小束斑尺寸Z直接的效果是提高圖像的分辨率。高分辨率意味著圖像能夠展示更多的細節，這對于研究微納米尺度的材料結構至關重要。例如，在半導體器件的分析中，小束斑能夠清晰地分辨出晶格缺陷、界面結構等細微特征。

2.信號強度變化**:然而，束斑尺寸的減小并非沒有代價。較小的束斑意味著單位時間內轟擊樣品表面的電子數量減少,從而可能導致信號強度降低。信號強度的降低可能增加噪聲水平，影響圖像的信噪比，對圖像質量產生負面影響。

3.優化策略**:在實際操作中，為為獲得Z佳的圖像對比度，需要根據樣品特性和研究目的調整束斑尺寸。對于表面形貌變化劇烈或需要高對比度的樣品，適當減小束斑尺寸可能更為有利;而對于需要觀察大面積均勻區域的樣品，則可能需要增大束斑以提高掃描效率。