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电镜使用思维脑图思维导图

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电镜使用相关产品规格与介绍内容讲解

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思维导图大纲

电镜使用 链接:https://www.instrument.com.cn/news/20180425/462445.shtml 来源:仪器信息网思维导图模板大纲

加速电压选择 电压的选择是电镜中各个工作条件中最重要的一个

1、样品损伤和荷电因素

选择的加速电压不能对试样产生明显的辐照损伤或者荷电,否则观察到的图像不是试样的真实形貌

对于金属等导电导热均良好的试样,可以用较高的电压进行观察,如10kV及以上

对于一些导电性不是很好但是比较稳定的试样,可以中等加速电压,如5kV左右

对一些容易损伤的样品,比如高分子材料、生物材料等,可能需要较低的电压,如2kV或以下

2、电子产额因素

单相材料

因为成分没有差别,选择电子产额最大的区间即可

混合物相材料

在有形貌衬度的同时还能有较好的成分衬度,这样的图片信息量最大,也最清晰。同样需要选择二次电子产额相差较大的区域进行拍摄。

图2.1 左图是碳和金的二次电子产额,中间图片是金颗粒在1kV下的二次电子图像,右图是200V下的二次电子图像。显然,在200V下碳和金的产额一样,所以此时拍摄的图像仅呈现出形貌上的差别,而碳和金的成分差异无论怎么调节明暗对比度也不会出现。而在1kV下,碳和金的电子产额差异达到最大,所以除了形貌衬度外,还表现出极好的成分衬度。

图2.1 金和碳在电子产额(左)及1kV(中)、200V(右)电压下的SE图像

对于一些金属材料来说,往往较高的加速电压下有相对较大的产额差异,而对于一些低原子序数试样,较低的电压往往电子产额差异更大。

图2.2 试样为碳银混合材料。左图为5kV SE图像,右图为20kV SE图像。5kV下不但能表现出比20kV更好的成分衬度,还有更好的表明细节。

图2.2 碳银混合材料在5kV(左)、20kV(右)电压下的SE图像

图2.3 试样为铜包铝导线截面,左图为5kV SE图像,右图为20kV SE图像。20kV下能够更好的将外圈的铜层和内部的铝层做更好的区分。

图2.3 铜包铝导线截面在5kV(左)、20kV(右)电压下的SE图像

对于有些本身差别很小的物相,如果能找到二次电子产额差异最大所对应的电压,也可将其区分。当然有的产额没有参考曲线,需要经过诸多尝试才能找到

图2.4 试样为掺杂半导体基底上的本征半导体薄膜,其电子产额差异在1kV达到最大,对应1kV的图像能将两层膜就行区分,而其它电压则没有太好的衬度

图2.4半导体薄膜在不同电压下的衬度对比

3、衬度的平衡

成分衬度最大时的电压不一定是观察形貌最佳的电压。

需要考虑究竟是注重形貌还是注重成分衬度,使用二次电子来进行观察,还是用背散射电子进行观察,或者用折中的办法进行观察。这都需要操作者根据电镜照片想说明的问题来进行选择。

对最佳形貌衬度和最佳原子序数衬度单独拍摄照片,后期在电镜软件中通过图像叠加的方式,将不同的照片(位置需要完全一样)按照一定的比例进行混合,形成一张兼有两者衬度的图片

4、有效放大率因素

一般电镜在不同的电压下都有着不一样的极限分辨率,其对应的有效放大率也随之而改变。

是否出现虚放大

拍摄特定倍数的电镜照片,特别是高倍照片,需要选择电压对应的有效放大率能够达到需求

是

可以提高加速电压,以增加有效放大率

如果电压不能改变,可以考虑增加图像的采集像素,来获得类似放大的效果。此时受环境因素或者样品损伤因素更小

5、穿透深度因素

加速电压越高,能量越大,电子的散射区域就越大。那么产生的二次电子或背散射电子中,从更深处发射的比例则更多

较大的加速电压虽然有更好的水平方向的分辨率,但是却忽略了试样很多的表面细节

低电压虽然水平方向分辨率相对较差,但是却对深度方向有着更好的灵敏度,可以反映出表面更多的形貌细节。

图5.1 试样为表面修饰的二氧化硅球,5kV电压看不出任何表面细节,而2kV下则能观察到明显的颗粒

图5.1  SiO2球在5kV(左)、1kV(右)电压下的图像

图5.2 纳米颗粒粉末在不同电压下的表现,因为颗粒团聚严重,所以在5kV电压下无法将团聚颗粒很好的区分,显得粒径更大,而1kV下则能观察到相对更细小的颗粒。

图5.2  纳米颗粒在5kV(左)、1kV(右)电压下的图像

图5.3 当加速电压降低到200V左右的超低水平后,电子束的作用区域变得很小,常规的边缘效应或者尖端效应基本可以去除

图5.3  200V左右的电压可以消除边缘效应

任何电镜都是加速电压越高分辨率越高,但并不意味着任何试样都是电压越大越好思维导图模板大纲

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