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如何呈現(xiàn)掃描電鏡樣品表面的“真實形貌”
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掃描電子顯微鏡（SEM）是依靠電子束與樣品相互作用產(chǎn)生俄歇電子、特征 X 射線和連續(xù)譜 X 射線、背散射電子等信號，對樣品進(jìn)行分析研究。 掃描電鏡在表征樣品時，受諸多參數(shù)的影響，不同類型樣品應(yīng)選用合適的參數(shù)，才能呈現(xiàn)出樣品更真實的表面信息。如在不同的加速電壓下，電子束與樣品作用所獲得的信號會有很大的差別。從理論上說，入射電子在樣品中的散射軌跡可用 Monte Carlo 的方法模擬（如圖 1 所示），并且推導(dǎo)得到入射電子最大穿透深度 Zmax， Zmax=0.0019(A / Z)^1.63E0^1.71/ρ 圖1 電子在鈦（Ti）金屬中的運動軌跡 隨著加速電壓的增加，入射電子激發(fā)深度越深，探頭接受的信號包含大量材料內(nèi)部的信息。 2000x@15kV (BSD) 2000x@5kV (BSD) 2000x@15kV (BSD) 2000x@5kV (BSD) 圖2 對比圖 2 背散射電鏡（BSD）圖片可以看出同一樣品位置在不同加速電壓下，樣品表面成分襯度、形貌發(fā)生了明顯的變化。 1、2 區(qū)域在 5kv 成像時，樣品表面有白色襯度相，在 15kv 成像時表面主要為灰色襯度相+少量白色襯度像。 對此樣品 1 區(qū)域成分分析結(jié)果如圖 3 所示，白色襯度相主要由 Zr 組成，灰色襯度相主要由 O、Si、Mg、Al 組成。 由此看以看出，15kv 成像時，高能電子束穿透了表面含 Zr 層，呈現(xiàn)出了下部的主要由 O、Si、Mg、Al 組成相。在 5kv 成像時，電子束未穿透表面含 Zr 層，呈現(xiàn)出更接近于真實的樣品表面的成分襯度相。 3 區(qū)域在 5kv 下表面細(xì)節(jié)清晰有立體感，15kv 下由于電子穿透深，表面細(xì)節(jié)丟失且無立體感。因此對于此類樣品，低電壓下對于表面形貌的呈現(xiàn)更真實。 圖3 在使用掃描電鏡時，可以嘗試不同的加速電壓、真空度等參數(shù)，你會發(fā)現(xiàn)隨著參數(shù)的調(diào)節(jié)，樣品表面形貌會發(fā)生（微小或者巨大）變化，找到適合自己樣品的參數(shù)，才能拍攝出“更真實”的 SEM 圖片。 |
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