【摘要】 Thong等人[1]提出使用矢量扫描来减少某些类别绝缘试样的带电伪影。

在扫描电子显微镜(SEM)下检测绝缘材料样品时，样品充电是一个长期存在的问题。有多种方法可以缓解充电问题，包括低压操作、试样涂层和气体电离的电荷中，这是低真空或环境SEM的基本原理。

 

其他方法旨在通过限制暴露或选择性电荷沉积来控制样品上的电荷。由于与真实标本的物理相互作用的复杂性和充电的动态性，没有一种技术能够解决过多的标本充电现象。

 

Thong等人[1]提出使用矢量扫描来减少某些类别绝缘试样的带电伪影。该技术可以应用于任何类型的扫描电镜，实际上，也可以应用于任何带电粒子扫描仪器。其矢量扫描表如图1所示。

 

图1 IF 2的3x3图像矩阵的隔行矢量扫描表生成[1]。

 

众所周知，与慢速扫描操作模式相比，以电视速率成像可以减少充电伪影，因此，在图像采集过程中，帧平均而不是线平均是降噪的首选方法。

 

这有几个原因：在慢扫描速率下，光束在扫描场中任何一点的停留时间都更长，这导致相邻或附近图像像素之间的充电状态差异更大。

 

在高光束能量的动态充电条件下，这可能会导致显著的光束偏转，横向表面场的建立，这种情况表现为线之间的图像模糊。

 

在更快的扫描速率下，效果仍然存在，但是取决于扫描速率，整个图像可能会出现缓慢的漂移。慢扫描速率的另一个后果是，当光束驻扎在一个点上时，电荷沉积速率较高。电荷泄漏的初始速率总是小于沉积速率，这意味着绝缘子中电荷的净积累，直到达到稳态条件或发生击穿。

 

图2 系统的框图[1]。

 

Thong等人使用的SEM是日立S-4100冷场发射(FE)仪器(日立科学仪器，山景城，加州，美国)，飞利浦XL30 FEG SEM和飞利浦XL30 FEG ESEM (FEI飞利浦，皮博迪，马萨诸塞州)。图2显示了系统的总体原理图。将TMS320C44 32位浮点数字信号处理器(DSP)卡插入Pentium个人计算机(Intel Corporation, Santa Clara, california, USA)的32位PCI插槽中，用于捕获样品的SEM图像。

 

选择一个独立的基于dsp的系统作为实现平台，以减少PC机在服务标准Windows例程时产生的开销。为了捕获图像，系统必须将SE信号采集与SEM扫描同步。

 

因此，DSP卡还通过两个16位数模转换器(dac)控制扫描模式和速度。系统的最大偏转速度受限于dac的带宽(~200 kHz)和扫描电镜偏转系统的动态响应;然而，后者可以通过重新强调的方式得到显著改善。

 

[1] Thong, J.T.L., Lee, K.W. and Wong, W.K. (2001), Reduction of charging effects using vector scanning in the scanning electron microscope. Scanning, 23: 395-402.

 

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