掃描電子顯微鏡加速電壓對樣品的影響
日期：2022-04-28
經過百年的發展，目前市場上掃描電子顯微鏡的加速電壓范圍一般都在200V~30kV之間。加速電壓越高，電子束波長越短，掃描電鏡的分辨力越高。當對不同試樣進行不同目的地觀測時，往往要調節加速電壓和束流參數。那么加速電壓應該如何選取，加速電壓究竟會對掃描電鏡的觀測造成哪些影響呢？
掃描電鏡激發試樣的能量主要取決于入射束的加速電壓，當高能量的電子束入射到同一試樣中時，入射電子束與試樣相互作用區范圍的大小隨加速電壓的升高而增大；在同一加速電壓下，隨試樣組分密度的增大而減小。電鏡圖像的反差通常也會隨加速電壓的升高而增大，圖像的表面細節也會隨加速電壓的增高而減少。
如圖a和b所示。在實際工作中要采集到一幅好照片，除了要有好的儀器設備之外，選擇合適的加速電壓值也是很重要的一步。選擇高、低不同的加速電壓各有不同的優缺點，通常應根據試樣的組分和分析目的的不同來考慮，即金屬試樣一般會選擇較高的加速電壓，輕元素組成的試樣一般會選擇較低的加速電壓。
圖a 3kV拍攝試樣表面（掃描電鏡拍攝）
圖b 20kV拍攝試樣表面（掃描電鏡拍攝）
（1）選擇高加速電壓的優點
加速電壓越高入射電子束的波長越短，也就越容易得到高分辨力的圖像，還有抗外部電磁場的干擾能力也會增強，也不易受到試樣表層污染斑的影響，所以高的加速電壓比較適合拍攝高倍率的圖像。
（2）選擇高加速電壓的缺點
所獲得的圖像會缺少表面信息和細節，易呈現高反差，特別是會明顯增大邊緣效應，使得到的圖像欠柔和，也會使圖像容易呈現生硬的感覺。另外，高的加速電壓、大的束斑也容易造成試樣的放電和損傷，以及圖形的漂移。
（3）選擇低加速電壓的優點
掃描電鏡圖像的成像信息來源越趨于表面，圖像的表面細節就越顯得豐富、細膩，特別是會明顯減少邊緣效應，使得到的圖像顯得更協調、柔和，如圖 a 所示。另外，低加速電壓、小束斑對試樣表面的損傷小，不容易造成試樣的荷電和圖像的漂移，也會減輕對試樣的損傷。
（4）選擇低加速電壓的缺點
加速電壓越低，電子束的波長越長，越不容易得到高分辨力的圖像，所以低加速電壓僅適合于拍攝放大倍率不太高的圖像，還有信噪也比較差，抗外部電磁場的干擾能力也較弱，對試樣表層所受的污染會變得更敏感，所以不易得到高清晰和高分辨力的圖像。
總之，在選擇加速電壓時，要考慮到高/低壓各自的優缺點，全盤考慮、衡量之后再做決定。選擇較低的加速電壓有可能會影響圖像的信噪比，但所獲得的圖像表面信息量往往會更多、更豐富，這是很可取的一點，所以在使用掃描電鏡采集照片時應根據試樣的具體情況和現場的實時需求進行綜合考慮來選擇合適的加速電壓。
以上就是澤攸科技小編介紹的掃描電子顯微鏡加速電壓效應的影響以及如何選取合適電壓的問題。秉承操作便捷、快速成像、性能穩定的設計目標，澤攸科技自主研發了ZEM15臺式掃描電鏡，更多關于掃描電鏡的問題請咨詢18817557412（微信同號）
作者：澤攸科技