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束流強(qiáng)度對(duì)掃描電鏡成像質(zhì)量的影響

 更新時(shí)間:2019-05-30 點(diǎn)擊量:4664

通過之前的 “如何通過選擇加速電壓來提高掃描電鏡的圖像質(zhì)量” 與 “樣品導(dǎo)電性對(duì)掃描電鏡成像的影響” 這兩篇文章,大家都了解了加速電壓與樣品導(dǎo)電性對(duì)圖像的成像質(zhì)量有非常大的影響。

 

其實(shí),除了加速電壓與樣品的導(dǎo)電性,電鏡的束流強(qiáng)度、圖像亮度對(duì)比度、圖像像散等都會(huì)影響掃描電鏡圖像的成像質(zhì)量。今天,這篇文章將圍繞如何選擇束流強(qiáng)度,提高樣品的成像質(zhì)量。

 

掃描電鏡的發(fā)射束流強(qiáng)度對(duì)圖像的信噪比和分辨率(resolution)有著決定性的影響。大束流可以提高圖像的信噪比,但是分辨率較低。小束流則正好相反,具有較高的分辨率,但信噪比較差。

 

在這里,小編需要給大家簡單科普一下分辨率與信噪比的含義,有利于大家理解后面的內(nèi)容:

 

分辨率是掃描電鏡主要性能指標(biāo),對(duì)成像而言,指能分辨兩點(diǎn)之間的小距離(如圖 1 所示)。通常來說,分辨率越高,樣品的邊緣會(huì)越鋒利。

 

圖1  分辨率定義(兩點(diǎn)間距圖)

 

對(duì)于信噪比,是指一個(gè)電子設(shè)備或者電子系統(tǒng)中信號(hào)與噪聲的比例。如圖 2 (a) 所示,圖像出現(xiàn)許多雪花點(diǎn),說明圖像的信噪比較差,當(dāng)信噪比較差時(shí),聚焦會(huì)非常困難,很難獲取高質(zhì)量圖片。

 

  

圖 2  信噪比對(duì)比

 

飛納電鏡束流強(qiáng)度默認(rèn)有 Low 或 Charge Red(低束流)、Image(標(biāo)準(zhǔn)束流)、Point(能譜點(diǎn)掃)、Map(能譜線面掃)四檔可選。

 

通過與用戶交流,發(fā)現(xiàn)許多用戶通常使用 10kV 與 Image(標(biāo)準(zhǔn)束流),當(dāng)圖像信噪比較差時(shí)(雪花噪點(diǎn)比較多),會(huì)通過增大加速電壓(15kV)與束流強(qiáng)度(Point、Map)去提高圖像的信噪比。

 

對(duì)于低束流(Low),很少有用戶去使用它,但對(duì)于經(jīng)常拍攝高倍率圖像的用戶而言,低束流(Low)的重要性不言而喻。

 

現(xiàn)在,通過幾組圖片,讓大家更好地理解低束流對(duì)于高倍率圖像的重要性。  

 

    

1. 樣品為金顆粒,放大倍數(shù) 150000X

掃描電鏡數(shù):加速電壓為 15kV,束流強(qiáng)度分別為Low(左)、Image(右)

 

   

2. 樣品為硬質(zhì)合金,放大倍數(shù)為 10000X

掃描電鏡參數(shù):加速電壓為 15kV,束流強(qiáng)度分別為 Charge Red(左)、Image(右)

 

    

3. 樣品為礦石材料,放大倍數(shù)為 40000X

掃描電鏡參數(shù):加速電壓為15kV,束流強(qiáng)度分別為Low(左)、Image(右)

 

   

4. 樣品為電極材料,放大倍數(shù)為 80000X

掃描電鏡參數(shù):加速電壓為 10kV,束流強(qiáng)度分別為 Low(左)、Image(右)

 

 ?  

5. 樣品為無機(jī)材料,放大倍數(shù)為 50000X

掃描電鏡參數(shù):加速電壓為 15kV,束流強(qiáng)度分別為Low(左)、Image(右)

 

通過上述幾組圖片,可以幫助大家更好地理解束流強(qiáng)度對(duì)掃描電鏡成像質(zhì)量的影響。

 

在使用低束流時(shí),圖像的分辨率更高,成像質(zhì)量更好。但是如果樣品的導(dǎo)電性一般,信號(hào)弱,過低的束流強(qiáng)度會(huì)導(dǎo)致圖像聚焦、消像散非常困難和噪音信號(hào)太大等問題,從而影響圖像質(zhì)量。為了兼顧分辨率與信噪比這種相互矛盾的關(guān)系,選擇適中的束流強(qiáng)度是十分重要的。

 

總結(jié)

 

1. 當(dāng)選用低束流(Low 或 Charge Red)拍攝高倍率掃描電鏡圖像時(shí),選擇高加速電壓;

 

2. 當(dāng)選用低束流(Low 或 Charge Red)拍攝高倍率圖像時(shí),發(fā)現(xiàn)圖像信噪比較差(圖像雪花點(diǎn)較多),無法正常聚焦等操作,可以嘗試逐漸增大束流強(qiáng)度(Image Point)。

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