sem掃描電鏡使用中，如何選擇合適的束斑束流？

平時掃描電鏡使用者都進行常規樣品的觀察，常規樣品不像分辨率標準樣品那么理想，樣品比較復雜，而且有時候關注點并不相同。因此我們要根據樣品類型以及所關注的問題選擇合適的sem掃描電鏡條件。

掃描電鏡的工作條件包括很多，加速電壓、束流束斑、工作距離、光闌大小、明暗對比度、探測器的選擇等。本期將為大家介紹束流束斑的選擇。

除了加速電壓外，束流和束斑也是sem掃描電鏡工作中非常重要的參數。一般來說，束流和束斑并不完全獨立，增加束流的同時，由于Boersch效應，必然導致束斑的擴大。所以束流越大，分辨率反而越低，但是信噪比越好。

束流的選擇要視具體情況，在拍攝高分辨時，需要較小的束流來獲得小束斑；常規倍數可以增加束流來滿足信噪比的需要；而對于分析附件，往往需要比圖像拍攝大很多的束流。

對于束斑的調節，通常都認為束斑擴大會降低分辨率，但是反之，束斑越小真的就能獲得更好的圖像嗎？

看如下一組圖，圖1，左邊一組圖是5萬倍下的圖像，左邊是小束斑，右邊是大束斑，顯然小束斑有更好的分辨率，大束斑的圖像已經有些模糊。右邊一組圖是維持束斑大小不變拍攝的1萬倍下的圖像。本應有著更好的分辨率的小束斑圖像卻出現了失真，雖然依然有更好的分辨率。但是對于真實性和分辨率之間要根據需要來判斷，此時，樣品的真實性受到嚴重影響。

圖1 相同束斑在不同倍數的對比

為什么會出現這樣奇怪的現象？為什么更好的分辨率卻沒有得到更真實的圖像？前面我們已經說到，電子束是由掃描線圈的脈沖信號控制，電子束在試樣表面并不是連續掃描，而是逐點跳躍式的掃描。一般掃描電鏡的采集像素比較大，我們會誤以為是連續掃描。既然sem掃描電鏡是束斑間斷跳躍式的軌跡，那么電子束就有一定的覆蓋面積

束斑中心的距離取決于放大倍數和采集像素大小。當束斑較大時，束斑覆蓋比較全面；但是當束斑減小時，束斑的覆蓋區域也越來越小，所以有的特征形貌會從束斑兩個跳躍中心穿過而沒有被覆蓋到，所以相應的形貌特征也不會反映在圖像上，這就造成了信息的丟失。像上述例子，在大倍數小，束斑之間跳躍間距小，足夠覆蓋特征形貌，但是縮小倍數后，跳躍距離變大，束斑不足以覆蓋所有的特征形貌，有的線條就反映不出來，

電子束的掃描是根據放大倍數和采集像素大小而進行了馬賽克的像素化，只要束斑縮小到和單點像素匹配就可以，束斑與束斑之間不會出現太多的重疊而導致分辨率下降。只有束斑與單點像素匹配后，再縮小束斑已經沒有意義，不會帶來分辨率的提升，相反會引起信息的缺失。由此我們可以得到新的結論，雖然束斑越小理論分辨率越高，但是對于實際拍攝來說，像素和束斑越匹配才是效果越好。

而且掃描電鏡是靠電子束的掃描運動，只要不同像素點覆蓋區域的電子產額能夠被探測器有效處理和區分，那sem掃描電鏡圖片也就能區分。所以掃描電鏡是完全可分辨比束斑更小的細節的，而有點地方說sem掃描電鏡不能區分比束斑更小的說法是不夠嚴密的。束斑是單點像素1.3～2倍左右，都是匹配的條件。

現在我們發現束流的設置應該是隨著放大倍數而變換的，對于用戶來說，比較方便，可以直接從軟件中讀取當前掃描電鏡調節對應的束流，結合視野寬度很容易知道單點像素的大小，從而快速找到束斑與像素匹配的工作條件。既保證了沒有信息丟失，又保證了ZUI大的束流強度和信噪比。