如何在掃描電鏡中減少樣品表面充電效應
日期：2024-08-23
在掃描電子顯微鏡（SEM）中，樣品表面充電效應是一個常見問題，特別是在成像非導電樣品時。充電效應會導致圖像失真、對比度下降，甚至可能導致樣品表面損傷。以下是一些減少樣品表面充電效應的方法：
1. 降低加速電壓
原理：降低電子束的加速電壓可以減少電子在樣品表面的沉積，減少充電效應。
實施：通常將加速電壓降低至 1-5 kV，甚至更低，以減輕充電效應。這也有助于提高表面細節的分辨率。
2. 使用低真空模式
原理：在低真空或環境模式下，樣品周圍存在一定量的氣體分子。電子束撞擊氣體分子產生的次級電子可以中和樣品表面電荷，從而減少充電效應。
實施：將 SEM 切換到低真空模式（通常在幾十 Pa 到幾百 Pa），適用于分析不導電樣品而不需要涂覆導電層。
3. 涂覆導電層
原理：給樣品表面涂覆一層導電材料，如金、鉑或碳，使表面導電，避免電子在表面積累。
實施：使用噴金儀或其他涂覆設備在樣品表面形成一層幾納米厚的導電膜。該方法特別適用于不導電的生物樣品或聚合物材料。
4. 使用電子束減量
原理：減少電子束流電流可以降低表面電荷的積累速度，從而減輕充電效應。
實施：在 SEM 設置中調整電子束流電流，使用較低的束流電流進行成像。
5. 傾斜樣品
原理：通過傾斜樣品，使電子束不直接垂直入射樣品表面，可以減少電子的沉積，降低充電效應。
實施：根據樣品的形狀和特性，適當調整樣品臺的傾斜角度，通常在 30-45 度范圍內。
6. 增加樣品的導電連接
原理：通過導電粘合劑或導電膠將樣品與樣品臺直接連接，確保電荷能夠有效傳導到接地端。
實施：在安裝樣品時，使用導電膠帶、銀漿或其他導電材料連接樣品和樣品臺，確保良好的導電性。
7. 使用慢掃描或平均模式
原理：慢掃描或圖像平均技術可以減少因充電效應引起的圖像失真。
實施：通過延長掃描時間或使用多次掃描的圖像平均功能來減小噪聲和偽影，獲得更清晰的圖像。
8. 選擇合適的探測器
原理：使用背散射電子探測器（BSE）而非二次電子探測器（SE）可以減少充電效應，因為背散射電子來自樣品內部，受表面充電的影響較小。
實施：切換到背散射電子探測器模式，尤其在成分對比成像中，這種探測器對表面充電效應的敏感度較低。
9. 環境控制
原理：通過控制樣品室的濕度或在樣品附近加入少量水蒸氣，可以幫助中和表面電荷。
實施：在低真空或環境模式下，調節樣品室的環境參數，使之有利于減少充電效應。
10. 優化樣品準備
原理：通過精細的樣品準備技術，可以減少表面電荷的積累。
實施：保持樣品表面的清潔和光滑，避免粗糙表面，因為粗糙表面容易導致電荷積累。
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作者：澤攸科技