臺式掃描電子顯微鏡是介于光學(xué)顯微鏡和透射電鏡之間的一種微觀(guān)形貌設備,它不同于一般的電子顯微鏡,可以用英文字母SEM來(lái)表示??捎门_式掃描電子顯微鏡對樣品表面材料的物質(zhì)性能進(jìn)行微觀(guān)成像。作為一種觀(guān)察測量?jì)x器,免不了會(huì )受其他因素影響測量結果,下面我們針對這方面來(lái)介紹一下。
影響臺式掃描電子顯微鏡觀(guān)測結果的幾大要數:
一、首先是分辨率,影響人力掃描電鏡的分辨率的主要因素又有以下三點(diǎn):
1、入射電子束束斑直徑:為掃描電鏡分辨本領(lǐng)的極限。一般,熱陰極電子槍的小束斑直徑可縮小到6nm,場(chǎng)發(fā)射電子槍可使束斑直徑小于3nm。
2、入射電子束在樣品中的擴展效應:擴散程度取決于入射束電子能量和樣品原子序數的高低。入射束能量越高,樣品原子序數越小,則電子束作用體積越大,產(chǎn)生信號的區域隨電子束的擴散而增大,從而降低了分辨率.
3、成像方式及所用的調制信號:當以二次電子為調制信號時(shí),由于其能量低(小于50 eV),平均自由程短(10~100 nm左右),只有在表層50~100 nm的深度范圍內的二次電子才能逸出樣品表面, 發(fā)生散射次數很有限,基本未向側向擴展,因此,二次電子像分辨率約等于束斑直徑。當以背散射電子為調制信號時(shí),由于背散射電子能量比較高,穿透能力強,可從樣品中較深的區域逸出(約為有效作用深度的30%左右)。在此深度范圍,入射電子已有了相當寬的側向擴展,所以背散射電子像分辨率要比二次電子像低,一般在500~2000nm左右。如果以吸收電子、X射線(xiàn)、陰極熒光、束感生電導或電位等作為調制信號的其他操作方式,由于信號來(lái)自整個(gè)電子束散射區域,所得掃描像的分辨率都比較低,一般在l 000 nm或l0000nm以上不等。
二、放大倍數
臺式掃描電子顯微鏡的放大倍數可表示為M =Ac/As式中,Ac-熒光屏上圖像的邊長(cháng);As-電子束在樣品上的掃描振幅。一般地,Ac 是固定的(通常為100 mm),則可通過(guò)改變As 來(lái)改變放大倍數。目前,大多數商品掃描電鏡放大倍數為20~20,000倍,介于光學(xué)顯微鏡和透射電鏡之間,即掃描電鏡彌補了光學(xué)顯微鏡和透射電鏡放大倍數的空擋。
三、襯 度
包括:表面形貌襯度和原子序數襯度。表面形貌襯度由試樣表面的不平整性引起。原子序數襯度指掃描電子束入射試祥時(shí)產(chǎn)生的背散射電子、吸收電子、X射線(xiàn),對微區內原子序數的差異相當敏感。原子序數越大,圖像越亮。二次電子受原子序數的影響較小。高分子中各組分之間的平均原子序數差別不大;所以只有-些特殊的高分子多相體系才能利用這種襯度成像。
四、景 深
景深是指焦點(diǎn)前后的一個(gè)距離范圍,該范圍內所有物點(diǎn)所成的圖像符合分辨率要求,可以成清晰的圖像;也即,景深是可以被看清的距離范圍。臺式掃描電子顯微鏡的景深比透射電子顯微鏡大10倍,比光學(xué)顯微鏡大幾百倍。由于圖像景深大,所得掃描電子像富有立體感。電子束的景深取決于臨界分辨本領(lǐng)d0和電子束入射半角αc。其中,臨界分辨本領(lǐng)與放大倍數有關(guān),因人眼的分辨本領(lǐng)約為0.2 mm, 放大后,要使人感覺(jué)物像清晰,必須使電子束的分辨率高于臨界分辨率d0 :電子束的入射角可通過(guò)改變光闌尺寸和工作距離來(lái)調整,用小尺寸的光闌和大的工作距離可獲得小的入射電子角。