电镜在陶瓷类样品观察中的应用浅析

图1显示了同一类样品在相同电压、不同电流模式下的对比图。可以看出，随着电流的增加图像的细腻度增加，信噪比增加，图像质量上升了。这主要是由于相同加速电压下，当增加电子束电流之后，有更多的电子跟样品发生相互作用，电子束在单像素停留时，有更多电子和样品发生相互作用，探头接受了更多的BSD信号；另一方面，图像中单像素范围内电子束与样品的相互作用范围增大，相邻像素的电子束作用范围重合度增加，这样一来单像素的灰度值与邻近像素的灰度值更趋于接近，灰度变化曲线的平滑性更好，给人一种细腻的视觉感受。对应的劣势也很明显，增加电流之后，电子束变粗，分辨率略有下降

图2反映了相同电流不同加速电压下的陶瓷样品形貌对比，可以看出随着加速电压的增大，样品表面的细节信息变少，尤其是红色圆圈部分的zui表层黑色附着物，在低压下可以轻松分辨，但是高压下却很难看到明显的衬度差异。这种现象与传统观念中认为的“电压越高分辨率越高”似乎存在矛盾的地方，这是为什么呢？传统上来讲，根据量子力学定律

ΔE=hν=hc/λ

其中，ΔE为电子的能量变化，h为普朗克常数，c为光速，ν为电子的频率，λ为电子波长。电子被加速的能量越高，它具有的波长越小，也就是说图2（b）中具有更小的电子束波长。再根据显微镜的分辨率d的理论计算公式

公式中，λ为电子束波长，α为孔径半张角，n为透镜和样品之间介质之间的折射率。分辨率跟波长成正比，d∝λ。这样计算，图2(a)的分辨率比图2(b)要低一些。