【摘要】 分辨率通常被作为衡量扫描电镜图像质量的最重要的性能指标之一。

分辨率通常被作为衡量扫描电镜图像质量的最重要的性能指标之一。在电子光学仪分辨率有以下两方面含义：

 

1)对微区成分分析来说

它是指显微分析的最小体积，即所谓的取样体积;

 

2)对于形貌观察来说

它是指能区分开微细节间相互最近距离的能力，即所谓图像分辨率，必须指出，分辨率为4 nm并不意味着所有小至4 nm的显微细节都能显示得清慧。因为它不仅与仪器本身有关，而且还与样品的性质、制作技术以及环境条件等有关。

一般来说，扫描电子显微镜的图像分辨率与入射电子束斑的大小、成像信号(二次电子、背散射电子等)、试样中所产生成像信息的广度和深度有关。

 

一、扫描电子束斑直径

一般认为扫描电子显微镜能分辨的最小距离(分辨率)不可能小于扫描电子束斑的直径，它主要取决于电子光学系统，尤其是电子枪的类型和性能、束流大小、末级聚光镜光刚孔径大小及其污染程度等。

 

二、像元的数目

在实际观察中，通常扫描时间是预先规定好的，再配合改变放大器的时间常数来控制像元的数目大于或等于10。

 

三、信号噪音比

二次电子像信噪比是由多方面因素引起的，如被观察试样本身的性质(二次电子发射系数)、扫描电子的束流强度、入射电子相对于试样表面所构成的人射角以及扫描时间等。信号强度是扫描电镜成像的关键，主要取决于入射电子能量和束流等;噪音则干扰成像，使荧光屏上出现像下雪似的、时隐时现的细小亮斑点，图像变得模糊。噪音的大小主要取决于所用的检测器和样品情况等。信号噪音比越高，分辨率越高，一般要求信噪比≥100。

 

四、宽容度

宽容度代表能显示出图像中明暗层次差异的级数，故它是反映图像质量的重要指标之一。如果图像的原衬度效应的反差和信噪比大，则相应图像具有较大的宽容度。因为任何人工度控制均会导致图像的信犀比降低，故其相应会损害图像的宽容度。

 

五、操作方式及其所用的调制信号

由于各种成像操作方式所用的调制信号不同，因而所得图像的分辨率也不一样。发射方式以二次电子为调制信号，它主要来自两个方面，即由入射电子直接激发的二次电子(成像信号)和由背散射电子、X射线光子在射出表面过程中间接激发的二次电子(本底噪音)。因为二次电子能量比较低(小于50 eV)，在固体样品中平均自由程只有1~10 nm左右，只能从样品表层5~10 nm深度范围激发出来。在这样浅的表层里，入射电子与样品原子只发生次数很有限的散射，基本上未向侧向扩展。因此，可以认为在样品上方检测到的二次电子主要来自直径与扫描束斑相当、深度为5~10 nm的样品体积内。在理想情况下，二次电子像分辨率约等于束斑直径，正是由于这个缘故，我们总是以二次电子像的分辨率作为衡量扫描电子显微镜性能的主要指标。目前高性能扫描电镜的二次电子像分辨率优于7 nm(普通电子枪)和3 nm(场发射电子枪)。

反射方式以背散射电子为调制信号。由于背散射电子能量比较高，穿透能力比二次电子强得多，可以从样品中较深的区域选出(约为有效穿透深度的30 %左右)。在这样的深度范围，入射电子已经有了相当宽度的侧向扩展。在样品上方检测到的背散射电子是来自比二次电子大得多的体积，所以背散射电子像分辨率要比二次电子像低，一般在50~200 nm左右，取决于入射电子能量和样品原子序数，且当入射电子直径很小时与束斑直径无关。

透射方式以透射电子为调制信号。因样品很薄，在入射电子穿透样品的过程中只可能发生有限次数的散射，侧向尺寸基本上没有变化，所以扫描透射电子像分辨率也等于扫描电子束直径。

至于以吸收电子、X射线、阴极荧光、束感生电导或电位等作为调制信号的其他操作方式，由于这些信号均来自整个电子束散射区域，使所得扫描像的分辨率都比较低，一般在100 nm或1000 nm以上不等。

 

六、杂散磁场

无论是机内的还是周围环境的杂散磁场都可能使扫描电子束形状发生畸变，改变样品发射的二次电子运动轨迹，降低图像质量，从面使分辨率下降。

 

七、机械振动

若电镜的安装环境靠近公路、工厂等，就会产生机械振动或静电场作用，将引起束斑漂移等。

 

科学指南针是互联网+科技服务平台,500多家检测机构,提供近5万种设备和服务项目,涵盖生物医药、智能硬件、化学化工等多个领域,由专业人员1对1跟踪服务,保证检测质量与效率。

 

免责声明：部分文章整合自网络，因内容庞杂无法联系到全部作者，如有侵权，请联系删除，我们会在第一时间予以答复，万分感谢。