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欧宝买球:蔡司扫描电镜低电压检测导电性能不佳的材料

来源: 浏览: 发布日期:2022-10-08 13:25:02

   导电性能不佳的材料如陶瓷、β-环糊精、二氧化硅、细菌等,在利用蔡司扫描电镜进行显微结构的表征分析时,往往出现非常严重的荷电现象,进而得到衬度异常、形变或样品漂移的失真图像。这是由于在扫描电镜中,当电子束源源不断的轰击到样品上时,入射电子的电流等于二次电子电流、背散射电子电流、样品接地电流和荷电电流的总和。

蔡司场发射扫描电镜

   对于导电性能好的样品,入射电子束产生的荷电电荷通过接地导走,不存在表面荷电现象。而对于导电性能不佳的样品,其接地电流几乎为零。当样品表面产生的二次电子和背散射电子的总和小于入射电子数时,样品表面呈负电位,在负电场的作用下使电子获得加速,更多的电子被探测器接收到,二次电子图像发亮;当样品表面产生的二次电子和背散射电子的总和多于入射电子数时,样品表面呈正电位,正电场将电子吸引回样品内,使探测器中接收到的电子数量减少,二次电子图像呈现局部发黑的现象。如图1a所示,用场发射扫描电子显微镜(FESEM)拍摄不导电的碳纤维形貌,采用10kV的加速电压,样品出现了非常严重的荷电现象,图像同时表现出局部发亮和发黑的情况。

  

蔡司扫描电镜

 

  图1 场发射扫描电镜不同加速电压拍摄碳纤维形貌 a) 10kV, b) 5kV, c) 2kV

  目前最常见的减轻荷电现象的方法是通过离子溅射或蒸镀的方法,在样品表面沉积或镀上一层比较均匀、细腻的金属层,从而增加样品的导电性。但该方法仍然不能有效解决样品出现荷电现象的问题,还可能掩盖样品的真实结构。场发射扫描电镜具有良好的发射电流稳定度和优异的低压图像质量。一般加速电压范围在1kV~30kV分档或连续可调。加速电压的高低决定了入射电子束能量的高低,从而影响了入射电子的扩展范围。使用低加速电压,由于其电子束能量低、作用范围。し⒊龅亩蔚缱幽芰可,不仅可以减少对样品的损伤,还能有效的减少样品表面荷电现象,更适合观测不导电样品。

  以上述的碳纤维为例,将加速电压降至5kV,荷电现象明显减轻(图1b),进一步将加速电压降至2kV,基本消除了荷电现象(图1c)。同时,使用低加速电压时,入射电子与样品的作用深度较浅,激发出的二次电子主要来源于样品入射区极表层,更有利于观察样品的浅表面结构,对样品的损伤也较小。

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