影響SEM掃描電鏡成像質量因素之加速電壓

掃描電子顯微鏡是是20 世紀30 年代中期發展起來的一種多功能的電子顯微分析儀器。SEM掃描電鏡以其樣品制備簡單、圖像視野大、景深長、圖像立體感強，且能接收和分析電子與樣品相互作用后產生的大部分信息，因而在科研和工業等各個領域得到廣泛應用。

但是掃描電鏡是非常精密的儀器，結構復雜，要想得到能充分反映物質形貌、層次清晰、立體感強和分辨率高的高質量圖像仍然是一件非常艱難的事情，本文針對工作中出現的問題，分析影響圖像質量的因素，討論如何根據樣品選擇Z佳觀察條件。

加速電壓

SEM掃描電鏡的電子束是由燈絲通電發熱溫度升高，當鎢絲達到白熱化，電子的動能增加到大于陽離子對它的吸引力(逸出功)時，電子就逃逸出去。在緊靠燈絲處裝上有孔的柵極(也叫韋氏蓋），燈絲尖處于柵孔中心。柵極上100~1000V 的負電場，使燈絲的電子發射達到一定程度時，不再能繼續隨溫度增加而增加，即達到空間電荷的飽和（這種提法是錯誤的）。離開柵極一定距離有一個中心有孔的陽極，在陽極和陰極間加有一個很高的正電壓稱為加速電壓[1]，它使電子束加速而獲得能量。加速電壓的范圍在1~30kV，其值越大電子束能量越大，反之亦然。

加速電壓的選用視樣品的性質(含導電性) 和倍率等來選定。當樣品導電性好且不易受電子束損傷時可選用高加速電壓，這時電子束能量大對樣品穿透深（尤其是低原子序數的材料）使材料襯度減小圖像分辨率高。但加速電壓過高會產生不利因素，電子束對樣品的穿透能力增大，在樣品中的擴散區也加大，會發射二次電子和散射電子甚至二次電子也被散射，多的散射電子存在信號里會出現疊加的虛影從而降低分辨率。

當樣品導電性差時，又不便噴碳噴金, 還需保存樣品原貌的這類樣品容易產生充放電效應，樣品充電區的微小電位差會造成電子束散開使束斑擴大從而損害分辨率。同時表面負電場對入射電子產生排斥作用，改變電子的入射角，從而使圖像不穩定產生移動錯位，甚至使表面細節根本無法呈現，加速電壓越高這種現象越嚴重，此時選用低加速電壓以減少充、放電現象，提高圖像的分辨率。