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泽攸科技自研电子束减速技术取得重要突破

日期:2021-11-10

众所周知,扫描电子显微镜是由带负电的电子束作为光源激发样品产生信号,从而实现对界面的微观观测。理论上,越高的电子束发射能量会带来越高的分辨率和图像衬度。但是实际测试过程中并不是发射能量越高越好,高能量的电子束一方面可能损伤样品,另一方面会在导电性较差的样品表面聚集,从而极大影响观测效果。目前比较常用的样品制备手段是利用离子溅射仪对样品进行预处理,散布在样品表面的金离子或者碳离子可以较好改善样品导电性,从而缓解电荷积累对图像质量的影响。这种方案通常不会改变高能电子束对样品表面的损伤,而且会增加样品预处理流程。

      简而言之,使用常规手段无法同时保证拍摄导电性差的样品的分辨率并且减轻样品损伤。

电子束减速模式示意图

图1 电子束减速模式示意图(图片来源于百度)

      为解决上述难题,市面上高端扫描电镜通常会配备电子束减速模式。这种技术是在样品台与级靴之间添加一个高压。高能电子从级靴出射后会被这个减速电压减速后再发射到样品上。这样的好处是一方面减小了电子束的穿透深度,减轻了电子束损伤并且更多采集到了样品表面细节,另一方面还对信号电子施加了反向电压,提高了图像的衬度。可谓是兼具了高能电子束的高分辨率优势以及低能电子束的低电荷效应优势。

     日前,泽攸科技ZEM15电镜在电子束减速技术中取得重要进展。话不多说,我们一起来看实拍效果吧。 

15 kV下常规模式拍摄的未喷金硅片表面

图2 15 kV下常规模式拍摄的未喷金硅片表面

      未掺杂或者低掺杂的硅片通常导电性较差,需要对样品喷金制样后拍摄,或者采用低电压拍摄。上图采用ZEM15常规模式并且在15kV高电压下对未喷金硅片表面进行拍摄。电荷效应影响了电子束成像,在高压下表面细节无法看清。

15 kV下电子束减速模式拍摄的未喷金硅片

图3 15 kV下电子束减速模式拍摄的未喷金硅片

      采用电子束减速模式并且在15 kV高压下对同一样品进行拍摄,可以清晰观察到样品表面形貌细节,硅片表面四棱锥形状的单元清晰可见。

高倍下的电子束减速模式

图4 高倍下的电子束减速模式

      在高倍下也可以清晰观察样品表面细节。

15 kV常规模式拍摄的药粉表面

图5 15 kV常规模式拍摄的药粉表面

    药粉样品是一种导电性极差的样品,通常需要喷金或者在低电压模式下观测。上图是15 kV高压下采用常规模式拍摄的未喷金药粉表面。可以看到因为电荷效应,图片出现了模糊,严重影响了观测效果。

15 kV电子束减速模式下的药粉表面

图6 15 kV电子束减速模式下的药粉表面

      使用电子束减速模式后,可以清晰观测到药粉样品表面细节。

      实验表面,泽攸科技自研的搭配ZEM15扫描电镜的电子束减速技术可以有效缓解高加速电压下的电荷效应,从而使图片可以同时兼具高加速电压下的分辨率以及低加速电压下的轻电荷效应。

泽攸科技自研电子束减速技术取得重要突破(图7)

图7:ZEM15台式扫描电镜

     以上研究是由泽攸科技自主研发的ZEM15台式扫描电镜完成。

      ZEM15的电子光学系统、探测器、电路控制系统、信号采集系统和操作软件均为泽攸科技自主研制。特别研制的电子光学系统设计,使拍摄图片具有更高的信噪比和对比度。配合极高的信号采集带宽,可以在视频帧率下高质量的流畅显示样品。只需鼠标就可完成所有操作,无需光阑对中等复杂步骤。主机集成高压及控制系统,是目前市面上体积最小的台式扫描电镜,便于移动,安装无需特殊环境。

以上就是泽攸科技介绍的ZEM15带你看世界——台式扫描电镜下的葱莲花粉,关于扫描电镜价格请咨询18817557412(微信同号)


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作者:泽攸科技