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    為什么樣品在掃描電鏡下容易充電?如何避免?

    日期:2025-04-01

    在掃描電子顯微鏡(SEM)下,樣品容易發生充電效應(charging effect),主要原因是:

    1. 充電效應的原因

    絕緣材料:

    非導電樣品(如玻璃、陶瓷、高分子材料等)在電子束照射下無法有效導走積累的電子,導致局部電荷積聚。

    電子累積:

    SEM 使用高能電子束掃描樣品表面,二次電子和背散射電子的排出不均勻,可能導致負電荷或正電荷積累。

    環境真空度高:

    SEM 運行在高真空環境中,空氣中的離子較少,難以中和或消散電荷。

    樣品形貌復雜:

    具有高低起伏結構的樣品(如納米材料、纖維狀樣品)可能會導致局部電荷積累,影響成像質量。

    高電子束劑量:

    較高的電子束加速電壓或較長的曝光時間會加劇充電效應,使圖像出現漂移、亮斑或失真。

    2. 避免或減少充電效應的方法

    鍍導電層:

    在樣品表面鍍一層導電材料(如金、鉑、碳),形成導電路徑,避免電子積累。

    適用場景:非導電材料,如高分子、陶瓷、玻璃等。

    降低加速電壓:

    低加速電壓(如 1–5 kV)可減少電子束穿透深度,降低電荷積聚的可能性。

    適用場景:生物樣品、輕元素材料等。

    使用低真空模式(環境 SEM, ESEM):

    低真空或 ESEM 允許少量氣體(如水蒸氣、氮氣)進入腔體,中和表面電荷。

    適用場景:易充電的高分子材料或未鍍膜的生物樣品。

    優化樣品支撐和接地:

    使用導電膠(如銀漿、碳膠)或導電膠帶固定樣品,確保良好接地。

    適用場景:粉末樣品、薄片樣品等。

    調整電子束參數:

    降低束流強度(減少電子劑量)。

    增大工作距離(減少電子密度)。

    選用適當的探測器(如低真空探測器)。

    改變掃描方式:

    動態掃描:避免在單一區域長時間停留。

    區域均勻曝光:防止局部過度充電。

    使用電荷補償系統(如離子束中和):

    在一些SEM 或 FIB-SEM 系統中,離子束可以用于中和電子束引起的表面電荷。

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    作者:澤攸科技


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