要獲得一張清晰的電鏡照片,必須要能夠做好基本的電鏡操作、以及針對(duì)各種樣品做出工作條件的優(yōu)化。
基本操作包括熟練的調(diào)節(jié)對(duì)焦和消像散。對(duì)焦相對(duì)容易,改變焦距,直至圖像清楚的時(shí)刻即為合焦。在偏離焦距較多的時(shí)候可以用較高的靈敏度,在合焦點(diǎn)附近調(diào)低靈敏度,以便進(jìn)行對(duì)焦。
基本操作中消像散相對(duì)來(lái)說(shuō)比較麻煩,特別是像散很大時(shí),對(duì)于很多初學(xué)者來(lái)說(shuō)調(diào)節(jié)比較困難。不過(guò)前面已經(jīng)介紹了像散的產(chǎn)生,電子束由于不再是圓形,所以在像散未消除的情況下,圖像是不清晰的。不過(guò)其中有兩個(gè)特殊的位置,即光學(xué)中的子午和弧矢,在這兩個(gè)位置上束斑完全成正交的直線。而明晰圓一般在弧矢和子午的中間。
為什么會(huì)出現(xiàn)這樣奇怪的現(xiàn)象?為什么更好的分辨率卻沒(méi)有得到更真實(shí)的圖像?前面我們已經(jīng)說(shuō)到,電子束是由掃描線圈的脈沖信號(hào)控制,電子束在試樣表面并不是連續(xù)掃描,而是逐點(diǎn)跳躍式的掃描。一般掃描電鏡的采集像素比較大,我們會(huì)誤以為是連續(xù)掃描。既然掃描電鏡是束斑間斷跳躍式的軌跡,那么電子束就有一定的覆蓋面積。
束斑中心的距離取決于放大倍數(shù)和采集像素大小。當(dāng)束斑較大時(shí),束斑覆蓋比較;但是當(dāng)束斑減小時(shí),束斑的覆蓋區(qū)域也越來(lái)越小,所以有的特征形貌會(huì)從束斑兩個(gè)跳躍中心穿過(guò)而沒(méi)有被覆蓋到,所以相應(yīng)的形貌特征也不會(huì)反映在圖像上,這就造成了信息的丟失。像上述例子,在大倍數(shù)小,束斑之間跳躍間距小,足夠覆蓋特征形貌,但是縮小倍數(shù)后,跳躍距離變大,束斑不足以覆蓋所有的特征形貌,有的線條就反映不出來(lái)。
分辨率是掃描電鏡基本的性能判斷指標(biāo),首先我們要弄清掃描電鏡分辨率的一些細(xì)節(jié)問(wèn)題。
通常有關(guān)分辨率的問(wèn)題,都會(huì)遵循瑞利判據(jù)。即一個(gè)光點(diǎn)按照衍射理論會(huì)是一個(gè)衍射斑,兩個(gè)光點(diǎn)逐步靠近時(shí),對(duì)應(yīng)的衍射斑也從分離趨于重合。當(dāng)兩個(gè)衍射斑的半高寬重疊,則認(rèn)為不可區(qū)分了。此時(shí)兩個(gè)衍射斑之間的距離即為分辨率,。
但一般單幀圖像的儀器才完全符合此規(guī)律,花藥掃描電鏡檢測(cè)技術(shù)服務(wù),比如TEM、光學(xué)顯微鏡等。掃描電鏡的分辨率以瑞利判據(jù)為基礎(chǔ),但也卻略有不同。掃描電鏡是屬于電子束移動(dòng)型的,并不完全適用半高寬重合的概念。
掃描電鏡的分辨率分為理論分辨率、驗(yàn)收分辨率,和一般測(cè)試過(guò)程中能達(dá)到的分辨率。
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