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束流強度對掃描電鏡成像質量的影響

 釋出時間╃│▩•▩:2019-05-30 點選量╃│▩•▩:3000

透過之前的 “如何透過選擇加速電壓來提高掃描電鏡的影象質量” 與 “樣品導電性對掃描電鏡成像的影響” 這兩篇文章╃☁,大家都瞭解了加速電壓與樣品導電性對影象的成像質量有非常大的影響₪│。

 

其實╃☁,除了加速電壓與樣品的導電性╃☁,電鏡的束流強度₪│·、影象亮度對比度₪│·、影象像散等都會影響掃描電鏡影象的成像質量₪│。今天╃☁,這篇文章將圍繞如何選擇束流強度╃☁,提高樣品的成像質量₪│。

 

掃描電鏡的發射束流強度對影象的信噪比和解析度(resolution)有著決定性的影響₪│。大束流可以提高影象的信噪比╃☁,但是解析度較低₪│。小束流則正好相反╃☁,具有較高的解析度╃☁,但信噪比較差₪│。

 

在這裡╃☁,小編需要給大家簡單科普一下解析度與信噪比的含義╃☁,有利於大家理解後面的內容╃│▩•▩:

 

解析度是掃描電鏡主要效能指標╃☁,對成像而言╃☁,指能分辨兩點之間的小距離(如圖 1 所示)₪│。通常來說╃☁,解析度越高╃☁,樣品的邊緣會越鋒利₪│。

 

圖1  解析度定義(兩點間距圖)

 

對於信噪比╃☁,是指一個電子裝置或者電子系統中訊號與噪聲的比例₪│。如圖 2 (a) 所示╃☁,影象出現許多雪花點╃☁,說明影象的信噪比較差╃☁,當信噪比較差時╃☁,聚焦會非常困難╃☁,很難獲取高質量圖片₪│。

 

  

圖 2  信噪比對比

 

飛納電鏡束流強度預設有 Low 或 Charge Red(低束流)₪│·、Image(標準束流)₪│·、Point(能譜點掃)₪│·、Map(能譜線面掃)四檔可選₪│。

 

透過與使用者交流╃☁,發現許多使用者通常使用 10kV 與 Image(標準束流)╃☁,當影象信噪比較差時(雪花噪點比較多)╃☁,會透過增大加速電壓(15kV)與束流強度(Point₪│·、Map)去提高影象的信噪比₪│。

 

對於低束流(Low)╃☁,很少有使用者去使用它╃☁,但對於經常拍攝高倍率影象的使用者而言╃☁,低束流(Low)的重要性不言而喻₪│。

 

現在╃☁,通過幾組圖片╃☁,讓大家更好地理解低束流對於高倍率影象的重要性₪│。  

 

    

1. 樣品為金顆粒╃☁,放大倍數 150000X

掃描電鏡數╃│▩•▩:加速電壓為 15kV╃☁,束流強度分別為Low(左)₪│·、Image(右)

 

   

2. 樣品為硬質合金╃☁,放大倍數為 10000X

掃描電鏡引數╃│▩•▩:加速電壓為 15kV╃☁,束流強度分別為 Charge Red(左)₪│·、Image(右)

 

    

3. 樣品為礦石材料╃☁,放大倍數為 40000X

掃描電鏡引數╃│▩•▩:加速電壓為15kV╃☁,束流強度分別為Low(左)₪│·、Image(右)

 

   

4. 樣品為電極材料╃☁,放大倍數為 80000X

掃描電鏡引數╃│▩•▩:加速電壓為 10kV╃☁,束流強度分別為 Low(左)₪│·、Image(右)

 

 ​  

5. 樣品為無機材料╃☁,放大倍數為 50000X

掃描電鏡引數╃│▩•▩:加速電壓為 15kV╃☁,束流強度分別為Low(左)₪│·、Image(右)

 

透過上述幾組圖片╃☁,可以幫助大家更好地理解束流強度對掃描電鏡成像質量的影響₪│。

 

在使用低束流時╃☁,影象的解析度更高╃☁,成像質量更好₪│。但是如果樣品的導電性一般╃☁,訊號弱╃☁,過低的束流強度會導致影象聚焦₪│·、消像散非常困難和噪音訊號太大等問題╃☁,從而影響影象質量₪│。為了兼顧解析度與信噪比這種相互矛盾的關係╃☁,選擇適中的束流強度是十分重要的₪│。

 

總結

 

1. 當選用低束流(Low 或 Charge Red)拍攝高倍率掃描電鏡影象時╃☁,選擇高加速電壓;

 

2. 當選用低束流(Low 或 Charge Red)拍攝高倍率影象時╃☁,發現影象信噪比較差(影象雪花點較多)╃☁,無法正常聚焦等操作╃☁,可以嘗試逐漸增大束流強度(Image Point)₪│。

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