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扫描电镜的电子束损伤如何减少

日期:2024-08-16

减少扫描电子显微镜(SEM)中的电子束损伤对于保持样品的结构和化学成分完整性至关重要,尤其是在研究敏感材料时。以下是一些减少电子束损伤的方法:

1. 降低加速电压

降低电子能量:使用较低的加速电压(例如 1-5 kV),可以减少电子束与样品的相互作用,从而减少对样品的损伤。这在观察有机材料、聚合物、纳米材料等易损样品时尤其重要。

高分辨率与低电压平衡:虽然低加速电压会降低图像的分辨率,但对于一些材料而言,这种权衡是必要的。可以通过优化其他成像参数(如探测器选择、工作距离等)来弥补分辨率的损失。

2. 减少电子束曝光时间

快速扫描:缩短扫描时间,减少电子束在样品上的驻留时间,可以有效降低累积的辐照剂量,从而减少损伤。

低剂量成像模式:某些 SEM 配备了低剂量成像模式,通过优化扫描策略,减少对样品的电子剂量暴露。

3. 使用间歇性扫描

逐步观察:通过间歇性扫描,可以避免电子束长时间集中在样品的某一特定区域,给样品足够的时间来散热和恢复,从而减少损伤。

移动观察区域:可以通过移动观察区域,分散电子束的影响,避免对某一区域的过度辐照。

4. 冷冻样品

低温 SEM(Cryo-SEM):对样品进行冷冻处理,可以大幅减少电子束对样品的损伤。冷冻状态下,样品的热效应和化学反应都会减缓,减少了电子束引起的结构变化。

冷却台:使用冷却台将样品温度降低到接近零下的环境中,可以在常规 SEM 中减少损伤。

5. 涂层保护

金属涂层:在样品表面涂上一层导电的金属薄膜(如金、铂、铬),可以减少电子束的直接作用。涂层不仅有助于减少样品表面的充电效应,还能散射部分电子,降低损伤。

碳涂层:对于对金属涂层敏感的样品,可以使用碳涂层,碳具有相对较低的原子序数,对图像质量的影响较小。

6. 选择适当的探测器

背散射电子探测器(BSE):使用背散射电子探测器代替二次电子探测器(SE),因为BSE模式下样品表面的电子能量较低,可以减少损伤。

低剂量探测器:某些探测器专门设计用于低剂量成像,这些探测器能够在较低的电子束剂量下提供高质量的图像,减少样品损伤。

7. 优化工作距离

增加工作距离:通过增加工作距离(样品与物镜之间的距离),可以扩散电子束,降低每单位面积上的电子剂量,从而减少损伤。不过,这可能会降低图像分辨率,需要在图像质量与样品保护之间找到平衡。

8. 控制环境条件

真空条件优化:在低真空模式下(环境扫描电镜,ESEM),通过在样品周围引入适量的气体(如水蒸气),可以降低电子束引起的损伤,同时减少样品的充电效应。

环境控制:对于特定材料,保持样品在特定的湿度和气氛中(如氩气或氮气保护)可以减少化学损伤。

9. 使用模拟与预实验

计算机模拟:通过模拟电子束与样品的相互作用,可以预测不同实验条件下的损伤程度,从而优化实验参数。

预实验:在不太重要或类似的样品上进行预实验,测试不同参数下的损伤情况,以便确定成像条件。

以上就是泽攸科技小编分享的扫描电镜的电子束损伤如何减少。更多扫描电镜产品及价格请咨询15756003283(微信同号)。 

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作者:泽攸科技