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如何在扫描电镜中进行低电压成像?

日期:2025-03-07

在扫描电镜 (SEM) 中使用低电压成像 (Low Voltage Imaging) 是一种有效方法,尤其适合观察非导电样品、表面细节以及减少样品损伤和充电效应的问题。低电压成像通常指的是使用 0.5-5 kV 的加速电压,而不是常规的 10-30 kV。以下是如何进行低电压成像的详细步骤与技巧:

1. 低电压成像的优势

减少样品充电效应: 非导电样品在高电压下容易积累电荷,导致图像发虚或漂移。低电压可减少这种现象。 

提升表面敏感性: 低能电子主要与样品表面相互作用,能揭示纳米尺度的表面结构。 

减少样品损伤: 适合观察生物样品、聚合物或热敏材料,避免高能电子束破坏。 

增强物质对比: 对于低 Z(原子序数)材料,低电压有助于增强不同物质之间的对比度。 

2. 如何设置低电压成像

步骤 1: 设置加速电压 (Accelerating Voltage)

进入 SEM 的 Beam Control 或 Electron Optics 菜单。 

调整加速电压至 0.5-5 kV 范围,通常根据样品性质选择: 0.5-1 kV: 适合超薄层或非导电样品的表面成像。 

1-3 kV: 适合生物样品和聚合物,兼顾表面细节与穿透深度。 

3-5 kV: 适合一般材料和轻元素的表面与次表面成像。 

步骤 2: 调整探测器 (Detector) 类型

二次电子探测器 (SE, Secondary Electron Detector): 适合低电压,提供高表面分辨率和细节。 

背散射电子探测器 (BSE, Backscattered Electron Detector): 增强原子序数对比,适合识别不同材料。 

In-lens 或 TLD (Through-Lens Detector): 适合高分辨率低电压成像,常见于场发射扫描电镜 (FE-SEM)。 

步骤 3: 调节光阑 (Aperture) 大小与位置

选择较小的孔径光阑 (10-30 µm) 以减少电子束发散角,提高分辨率。 

调整光阑位置 (Aperture Alignment): 进入光阑校准模式,确保束斑居中且无偏心。 

减少束斑尺寸 (Spot Size): 建议设置在 2-5 nm 范围,提升分辨率的同时控制电流密度。 

步骤 4: 选择合适的工作距离 (Working Distance, WD)

缩短工作距离 (3-5 mm): 提高分辨率,适合观察纳米尺度的表面细节。 

适中工作距离 (5-10 mm): 兼顾景深与分辨率,适合一般材料成像。 

步骤 5: 使用低电压成像模式 (Low kV Mode)

某些 SEM 具备专门的低电压成像模式,例如 LV-SEM 或 VP-SEM (Variable Pressure SEM)。 

启用低真空模式 (Low Vacuum Mode): 可减少样品充电效应,尤其是非导电材料。 

设置合适的环境压力 (10-100 Pa),通常在 SEM 的 Vacuum Control 选项中调整。

以上就是泽攸科技小编分享的如何在扫描电镜中进行低电压成像。更多扫描电镜产品及价格请咨询


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作者:泽攸科技