扫描电镜
“TESCAN电镜学堂”又跟大家见面了,利用扫描电镜观察样品时会关注分辨率、衬度、景深、形貌的真实性以及其他分析的需要等等,不同的关注点之间需要不同的拍摄条件,有时甚至相互矛盾。
今天主要谈一谈电镜拍摄时工作距离的选择。
这里是TESCAN电镜学堂第11期,将继续为大家连载《扫描电子显微镜及微区分析技术》(本书简介请至文末查看),帮助广大电镜工作者深入了解电镜相关技术的原理、结构以及最新发展状况,将电镜在材料研究中发挥出更加优秀的性能!
第三节 常规拍摄需要注意的问题
平时电镜使用者都进行常规样品的观察,常规样品不像分辨率标准样品那么理想,样品比较复杂,而且有时候关注点并不相同。因此我们要根据样品类型以及所关注的问题选择合适的电镜条件。
关注分辨率、衬度、景深、形貌的真实性、其它分析的需要等等,不同的关注点之间需要不同的电镜条件,有时甚至相互矛盾。因此我们必须明确拍摄目的,寻找最适合的电镜条件,而不是贸然的追求大倍数。
电镜的工作条件包括很多,加速电压、束流束斑、工作距离、光阑大小、明暗对比度、探测器的选择等。本期将为大家介绍工作距离的影响。
§3. 工作距离的影响
① 分辨率
由前面的束斑尺寸公式我们就已经得知,不管任何电镜、任何电压束流条件,都是工作距离越近,分辨率越好。不过工作距离越近,操作越危险,需要操作者较为小心,避免试样碰撞极靴。而且工作距离越近,试样允许的倾转角度也受到更大的限制。
② 景深
除了分辨率外,有时候景深也是电镜图片非常重要的因素,特别是当倍数较大时,景深会大幅度缩小,试样稍有起伏则不能全部聚焦清楚。
景深有如下公式可以表示:
其中M为放大倍数、D为工作距离、d为电子束直径、α为光阑孔径。TESCAN所有的电镜都可以从软件中读取当前工作条件下的景深,如图5-27。
图5-27 TESCAN软件直接读取景深
从景深公式中我们可以知道,影响景深的几个工作参数:
工作距离越大,景深越大;
加速电压越大,电子束直径越小,景深越大;
束流越小,电子束直径越小,景深越大;
光阑孔径越小,景深越大;
放大倍数越小,景深越大。
另外,TESCAN电镜具有独特的景深模式,通过中间镜和物镜的聚焦配合,能够增加高倍数下的景深。此外,无磁场模式的景深要好于磁浸没式。
图5-28是不同距离下的景深效果,可以明显的看出长工作距离下的景深优于短工作距离,但是工作距离过长会导致分辨率的下降。
图5-28 工作距离对景深的影响
③ 衬度与工作距离的影响
对背散射电子来说,工作距离还会引起衬度的不同。工作距离较远时,极靴下背散射电子探测器的接收立体角较小,相对接收更高角的背散射电子信号;距离较近时,立体角变大,可以接收更多的低角背散射电子信号。图5-29,试样是抛光的金属镍,测试了不同区域的灰度值,可以发现工作距离较近时,不同的晶粒的灰度值相差更大,通道衬度更好。
图5-29 工作距离与背散射电子衬度
④ 物镜模式和附件的要求
采用半磁浸没式物镜时(MAIA的Depth或Resolution模式),需要较近的工作距离。半浸没式物镜的磁场仅在物镜附近,工作距离远了磁场不能将试样表面包住,使得电子束不能很好的聚焦到试样表面。因此在这种工作模式下,工作距离最好小于7mm。
如果插入了极靴下背散射电子探测器,由于探测器本身具有一定的厚度,所以工作距离也不能太近,否则会撞上探测器。插入极靴下背散射探测器的情况下,工作距离要大于6mm。如果工作距离更近了,可以拔出极靴下背散射探测器,改用镜筒内背散射电子探测器进行观察。在使用减速模式或者镜筒内二次电子探测器时,也需要相对较小的工作距离。
福利时间
每期文章末尾小编都会设置1个问题,大家可以在留言区自由作答,每期在答对的朋友中我们会选出点赞数最高的两位送出本书的印刷版。
【本期问题】工作距离对背散射电子成像会有怎样的影响?
(快去留言区回答问题领取奖品吧↓)
奖品公布
上期获奖的两位用户@Yuki@Organometallics,请在3个工作日内后台私信小编邮寄地址,我们会在收到您的信息并核实后即刻寄出奖品。
电镜学堂“有奖问答”奖品 (印刷版书籍1本)
简介
《扫描电子显微镜及微区分析技术》是由业内资深的技术专家李威老师(原上海交通大学扫描电镜专家,现任TESCAN技术专家)、焦汇胜博士(英国伯明翰大学材料科学博士,现任TESCAN技术专家)、李香庭教授(电子探针领域专家,兼任全国微束分析标委会委员、上海电镜学会理事)编著,并于2015年由东北师范大学出版社出版发行。本书编者都是非常资深的电镜工作者,在科研领域工作多年,李香庭教授在电子探针领域有几十年的工作经验,对扫描电子显微镜、能谱和波谱分析都有很深的造诣,本教材从实战的角度出发编写,希望能够帮助到广大电镜工作者,特别是广泛的TESCAN客户。
↓ 往期课程,请戳以下文字或点击阅读原文:
电镜学堂丨扫描电子显微镜的基本原理(一) - 电子与试样的相互作用
电镜学堂丨扫描电子显微镜的基本原理(二) - 像衬度形成原理
电镜学堂丨扫描电子显微镜的基本原理(三) - 荷电效应
电镜学堂丨扫描电子显微镜的结构(一) - 电子光学系统
电镜学堂丨扫描电子显微镜的结构(二) - 探测器系统
电镜学堂丨扫描电子显微镜样品要求及制备 (一) - 常规样品制备统
电镜学堂丨扫描电子显微镜样品要求及制备 (二) - 特殊试样处理&试样放置
电镜学堂丨扫描电镜的基本操作 & 分辨率指标详解
电镜学堂丨电镜操作之如何巧妙选择加速电压?
电镜学堂丨电镜使用中,如何选择合适的束斑束流?
[来源:泰思肯(中国)有限公司]
新品发布 | TESCAN新一代镓离子 FIB-SEM双束电镜技术革新、完美升级!
2024.07.23
传承智慧,照亮未来:TESCAN在郭可信材料表征中心的使命与愿景
2024.07.01
大新闻 | 加强电子显微镜与显微CT业务布局,TESCAN集团在韩国完成战略并购
2024.06.11
新品直播 | 见证 TESCAN 能谱CT 2.0 时代到来!
2024.03.29
直播 | TESCAN SOLARIS X 提升你在半导体领域的分析能力
2024.02.19
版权与免责声明:
① 凡本网注明"来源:仪器信息网"的所有作品,版权均属于仪器信息网,未经本网授权不得转载、摘编或利用其它方式使用。已获本网授权的作品,应在授权范围内使用,并注明"来源:仪器信息网"。违者本网将追究相关法律责任。
② 本网凡注明"来源:xxx(非本网)"的作品,均转载自其它媒体,转载目的在于传递更多信息,并不代表本网赞同其观点和对其真实性负责,且不承担此类作品侵权行为的直接责任及连带责任。如其他媒体、网站或个人从本网下载使用,必须保留本网注明的"稿件来源",并自负版权等法律责任。
③ 如涉及作品内容、版权等问题,请在作品发表之日起两周内与本网联系,否则视为默认仪器信息网有权转载。
谢谢您的赞赏,您的鼓励是我前进的动力~
打赏失败了~
评论成功+4积分
评论成功,积分获取达到限制
投票成功~
投票失败了~