如何在掃描電鏡中進行高真空和低真空模式切換
日期：2024-09-02
在掃描電子顯微鏡（SEM）中，高真空（High Vacuum, HV）和低真空（Low Vacuum, LV）模式的切換是為了適應不同樣品的成像需求。高真空模式通常用于無揮發性或導電樣品，而低真空模式適用于易揮發或非導電樣品。以下是如何在SEM中進行高真空和低真空模式切換的步驟和注意事項：
1. 理解高真空和低真空模式
高真空模式:
真空度: 通常在10??托 (Torr) 量級。
應用: 適用于導電樣品和某些經過表面處理的非導電樣品（如鍍金、鍍碳）。
優點: 提供更高的分辨率和對比度，適合精細結構的成像。
低真空模式:
真空度: 通常在10?2到10?3托 (Torr) 之間。
應用: 適用于未鍍膜的非導電樣品、生物樣品、濕潤樣品或含揮發性成分的樣品。
優點: 減少或消除充電效應，并允許直接觀察未處理的非導電樣品。
2. 切換準備
檢查樣品類型: 在決定使用哪種模式之前，首先評估樣品的特性（導電性、揮發性、結構敏感性等）。導電樣品和結構穩定的樣品通常使用高真空模式；而非導電、濕潤或敏感樣品則適合低真空模式。
樣品固定: 無論使用哪種模式，確保樣品牢固地固定在樣品架上，以防在真空過程中發生移動或損壞。
3. 設備設置
進入高真空模式:
真空泵啟動: 啟動SEM的高真空泵（通常是渦輪分子泵或擴散泵），將樣品室抽至高真空狀態。
電子束設置: 在高真空模式下，電子束具有更高的穿透力，可以調整加速電壓以優化分辨率和對比度。
檢測器選擇: 使用二次電子檢測器（SE Detector）或背散射電子檢測器（BSE Detector），適合于高真空模式下的成像。
切換到低真空模式:
控制真空度: 在控制界面選擇低真空模式，系統會自動調節樣品室的真空度至所需范圍。此時，系統通常會引入適量的惰性氣體（如氮氣）來穩定樣品環境。
電子束設置: 在低真空模式下，通常需要調整電子束電壓以適應較低的真空度。低加速電壓可以減少樣品表面的充電效應。
檢測器選擇: 低真空模式通常使用專門設計的低真空二次電子檢測器（LV-SE Detector）或氣體輔助探測器，以應對低真空環境下的成像需求。
4. 切換過程中的注意事項
樣品保護: 在切換真空模式時，確保樣品不會因快速壓力變化而受到損壞。某些樣品在低真空環境下容易揮發或變質，需要特別注意。
真空環境穩定: 在切換至低真空模式后，確保真空環境穩定，避免真空波動影響成像質量。
成像參數調整: 每次切換真空模式后，都需要重新調整成像參數（如電子束電壓、探測器設置等），以獲得高質量圖像。
5. 觀察與成像
高真空模式成像: 由于高真空下的電子束更集中，成像過程中可以捕捉到更精細的樣品結構。因此，高真空模式適合用于高分辨率成像。
低真空模式成像: 在低真空模式下，樣品表面不會因充電效應而產生偽影，這使得它非常適合觀察未處理的非導電樣品。雖然分辨率可能稍低，但能夠更真實地反映樣品的表面特征。
6. 模式切換后的清潔與維護
設備清潔: 如果在低真空模式下使用了惰性氣體或其他輔助氣體，切換回高真空模式前，應檢查并清潔樣品室，防止殘留氣體影響高真空環境。
真空泵維護: 定期檢查并維護真空泵，確保其在不同模式下的正常運行。特別是渦輪分子泵或擴散泵，需要保證其能夠迅速達到預定的真空度。
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作者：澤攸科技