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掃描電鏡下樣品降解效應│₪✘:產生原因及解決辦法

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詳細介紹│₪✘:

當使用掃描電子顯微鏡(SEM)時₪✘,隨著觀察時間增加₪✘,電子束可以*改變甚至降解在被觀察樣品↟↟•☁。我們並不喜歡這種降解過程₪✘,因為它會改變或甚至破壞觀察細節₪✘,從而影響實驗結果↟↟•☁。本文會講述降解效應的產生原因以及解決辦法↟↟•☁。


在掃描電鏡 SEM 中是使用聚焦電子束掃描樣品表面₪✘,獲取訊號並處理來獲得影象↟↟•☁。電子由燈絲產生並被高壓電場加速↟↟•☁。高壓一般在 1 kV 至 30 kV 之間₪✘,典型的束流一般在納安範圍↟↟•☁。


經過高壓加速的電子與樣品表面相互作用₪✘,對於不導電樣品₪✘,這種相互作用可能損害樣品和降解樣品↟↟•☁。該過程表現為樣品表面產生的裂紋₪✘,或者是材料熔化甚至沸騰↟↟•☁。降解速度隨加速電壓₪✘,觀察束流和放大倍數的變化而變化↟↟•☁。

 

圖1│₪✘:不同種類非導電材料的降解現象

 

對於那些看起來像是熔化或沸騰了的樣品₪✘,你可能會認為是由於材料被電子束加熱導致的↟↟•☁。 然而實際模擬結果表明₪✘,只有對於案例₪✘,溫度才會達到材料的熔點↟↟•☁。在這些案例中₪✘,是用極大束流✘╃↟◕▩、*倍數聚焦極低熱導係數的樣品↟↟•☁。不過₪✘,在低束流和低放大倍數下也可以發生降解效應₪✘,只是需要的時間更久些↟↟•☁。

 

是什麼原因導致降解效應▩◕?


入射電子照射到樣品上之後₪✘,與樣品原子中的電子發生相互作用↟↟•☁。如果價電子碰巧被激發₪✘,它將留下一個空穴↟↟•☁。該電子空穴必須在 100 飛秒內(即原子振動週期)被另一個電子填充₪✘,否則化學鍵將斷裂↟↟•☁。在導電材料中₪✘,這不是問題₪✘,因為電子空穴填充在 1 飛秒(fs)內↟↟•☁。但是對於非導電材料₪✘,可能需要多達幾微秒來填充電子空穴₪✘,導致化學鍵被破壞₪✘,進而改變化學材料及其形態↟↟•☁。

 

如何減緩降解效應?


降解速度因材料不同而有很大差異₪✘,有些樣品你可能根本看不到↟↟•☁。如果樣品降解並且會干擾您的結果₪✘,那麼這裡有一些提示可以減緩降解│₪✘:
•用噴金裝置濺射金膜塗覆樣品以減緩降解↟↟•☁。金膜越厚₪✘,效果越好↟↟•☁。但要小心₪✘,不要用金膜遮蓋細節↟↟•☁。
•降低電流和加速電壓↟↟•☁。
•在樣品的非重要區域調整拍照引數(例如對焦和對比度)↟↟•☁。當設定好之後₪✘,移動到目標區域₪✘,立即拍照並迅速離開₪✘,這樣就儘可能減少了電子束照射時間↟↟•☁。

傳真│₪✘:

郵箱│₪✘:info@phenom-china.com

地址│₪✘:上海市閔行區虹橋鎮申濱路 88 號上海虹橋麗寶廣場 T5₪✘,705 室

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