扫描电镜原理及提高图像质量的方法.ppt

~10nm:二次电子~1~2mm:背散射电子~2~5mm:X-射线/阴极荧光交互作用区一次电子束电子束-样品交互作用区第31页,共55页，2024年2月25日，星期天25kV15kV5kV同一样品,不同能量电子束第32页,共55页，2024年2月25日，星期天不同样品,同一能量电子束铁碳银第33页,共55页，2024年2月25日，星期天2.分辨率(入射电子束斑直径)入射电子束束斑直径是扫描电镜分辨本领的极限。第34页,共55页，2024年2月25日，星期天电子束斑直径的计算公式公式中，d为电子束斑直径，α为孔径角，Cs为末级透镜的球差系数;λ为入射电子波长;Ip为电子束电流;β为电子束的亮度.式中第一项为球差,第二项是衍射差引起的,第三项是无像差透镜形成的电子束直径。第35页,共55页，2024年2月25日，星期天对于热发射的钨丝电子枪其亮度可表达为式中,Jc是电子枪的发射电流密度;V为加速电压;k为玻尔兹曼常数;T是电子枪灯丝工作温度(K);e是电子的电荷.第36页,共55页，2024年2月25日，星期天3.信噪比提高信噪比的途径：A.增大束流B.延长扫描时间C.适当增大平面试样倾角(电子束的束电流Ip为))第37页,共55页，2024年2月25日，星期天4.影响分辨本领的因素还有杂散电磁场和机械震动等。5.样品的自然衬度第38页,共55页，2024年2月25日，星期天五、操作要点在使用扫描电镜的过程中，为获得满意的图像，需注意以下操作要点：1.针对不同试样选择合适的电子枪加速电压，可以使电子束的波长减小而亮度增大，从而有利于改善分辨率、提高信噪比。但同时要兼顾空间分辨率，并尽量避免或减轻电子束对试样的损伤以及荷电效应的发生。第39页,共55页，2024年2月25日，星期天五、操作要点2.电子光学系统合轴良好方能有效降低束斑尺寸、减小像差，提高分辨率。电子光学系统合轴包含（1）电子枪与透镜合轴（2）物镜光阑与透镜的合轴。3.可以通过改变聚光镜电流大小调节束流，从而提高图像信噪比。第40页,共55页，2024年2月25日，星期天五、操作要点4.有效消除物镜的像散并精准聚焦方能得到清晰的图像。第41页,共55页，2024年2月25日，星期天第42页,共55页，2024年2月25日，星期天五、操作要点5.针对不同试样通过调整扫描电镜的工作距离及物镜光阑孔径，可改变扫描电镜的景深以达到最佳观察效果。SEM的景深可由下式表达：?第43页,共55页，2024年2月25日，星期天五、操作要点第44页,共55页，2024年2月25日，星期天五、操作要点由此可见，使用较小的物镜光阑和较大的工作距离，可获得较大的景深。但是当孔径角过小时，由于入射电子束电流下降过多、图像的信噪比减小从而使图像质量下降，此外，过小的孔径角还因衍射像差增大而进一步使分辨率下降。与此相反，当孔径角过大时，尽管入射电流增大使信噪比提高，但是景深减小，同时由于透镜球差的影响增大而使分辨率下降。综合考虑可选择出一个最佳值。第45页,共55页，2024年2月25日，星期天五、操作要点6.合理选择观察视野及放大倍数，以确保图像既具有研究内容有无遗漏或杂散景物的干扰。第46页,共55页，2024年2月25日，星期天五、操作要点7.调整好对比度及亮度，保证图像细节清晰明暗适宜。第47页,共55页，2024年2月25日，星期天五、操作要点8.对表面平坦的试样进行高倍观察时适当调整倾斜角可获得较好的衬度。第48页,共55页，2024年2月25日，星期天五、操作要点9.扫描速度的选择应遵循低倍快扫、高倍慢扫的原则，同时要兼顾导电好的慢扫导电差的快扫以避免荷电效应。第49页,共55页，2024年2月25日，星期天六、试样制备扫描电镜样品制备简单，但种类繁多，特性各异，为满足常规观察应遵循以下原则：1.尺寸原则（符合样品台规定）；2.洁净原则（避免出现假象并污染真空室）；3.充分干燥原则以减少抽真空时间；4.导电性好以避免荷电效应；5.热稳定性好（导热性差的材料易出现热漂移、热损伤和热分解，应事先做好度膜处理）。第50页,共55页，2024年2月25日，星期天谢谢大家第51页,共55页，2024年2月25日，星期天扫描电镜基本操作一、电镜启动：1.接通电源2.打开循环水开关3