如何在扫描电镜中实现断层扫描与深度成像
日期:2025-04-24
在扫描电子显微镜(SEM)中,实现断层扫描(Tomographic Scanning)与深度成像(Depth Imaging)并非传统SEM的标准功能,但通过一系列扩展技术和策略组合使用,可以获得近似断层或深度信息。以下是详细的方法解析:
一、断层扫描(Tomographic Scanning)
SEM 原生并不具备三维断层功能,但可借助如下方式间接实现:
1. 倾斜断层成像(Tilt-Series Tomography)
将样品放置在带有倾斜功能的样品台上(如±60°或更多)。
逐步改变样品角度,每个角度进行一次成像。
通过软件(如 ImageJ 插件、Avizo、Amira 等)重建三维图像或断层切片。
适用于硬质材料、结构稳定样品。
2. FIB-SEM 联用断层成像(Focused Ion Beam + SEM)
使用聚焦离子束(FIB)逐层剥离样品表面。
每剥离一层,SEM 进行一次成像。
连续图像叠加重建样品内部结构,实现三维断层扫描。
优点:断面清晰,分辨率高;缺点:破坏性强。
二、深度成像(Depth Imaging / Topographic Contrast)
1. 利用背散射电子(BSE)成像
背散射电子的产生与样品原子序数和入射深度有关。
通过BSE图像可以获得样品高低落差和材质分布信息。
适用于识别微观地形、颗粒深浅分布。
2. 检测多信号通道实现伪三维感知
同时采集二次电子(SE)、背散射电子(BSE)、阴极发光(CL)等信号。
不同电子信号穿透深度不同,组合可推测深度信息。
3. 使用多角度照明与阴影增强技术
特定系统可模拟侧光投射效果,通过图像对比形成地形阴影效果。
实现类似3D视觉的深度感图像。
三、辅助深度信息技术
1. EDX Mapping 深层成分分析(半定量)
虽主要为元素分析,但在金属和矿物样品中,通过不同区域强度对比,可粗略判断物质埋藏深度或分布层次。
2. 环境SEM(ESEM)中湿样的立体观察
ESEM可以在较高湿度和低真空条件下观察未处理样品,有利于维持结构完整进行深度观察。
作者:泽攸科技