束流强度对扫描电镜成像质量的影响

其实，除了加速电压与样品的导电性，电镜的束流强度、图像亮度对比度、图像像散等都会影响扫描电镜图像的成像质量。今天，这篇文章将围绕如何选择束流强度，提高样品的成像质量。

扫描电镜的发射束流强度对图像的信噪比和分辨率（resolution）有着决定性的影响。大束流可以提高图像的信噪比，但是分辨率较低。小束流则正好相反，具有较高的分辨率，但信噪比较差。

在这里，小编需要给大家简单科普一下分辨率与信噪比的含义，有利于大家理解后面的内容：

分辨率是扫描电镜主要性能指标，对成像而言，指能分辨两点之间的最小距离（如图 1 所示）。通常来说，分辨率越高，样品的边缘会越锋利。

图1  分辨率定义（两点间距图）

对于信噪比，是指一个电子设备或者电子系统中信号与噪声的比例。如图 2 (a) 所示，图像出现许多雪花点，说明图像的信噪比较差，当信噪比较差时，聚焦会非常困难，很难获取高质量图片。

图 2  信噪比对比

束流强度默认有 Low 或 Charge Red（低束流）、Image（标准束流）、Point（能谱点扫）、Map（能谱线面扫）四档可选。

通过与用户交流，发现许多用户通常使用 10kV 与 Image（标准束流），当图像信噪比较差时（雪花噪点比较多），会通过增大加速电压（15kV）与束流强度（Point、Map）去提高图像的信噪比。

对于低束流（Low），很少有用户去使用它，但对于经常拍摄高倍率图像的用户而言，低束流（Low）的重要性不言而喻。

现在，通过几组图片，让大家更好地理解低束流对于高倍率图像的重要性。

1. 样品为金颗粒，放大倍数 150000X

扫描电镜数：加速电压为 15kV，束流强度分别为Low（左）、Image（右）

2. 样品为硬质合金，放大倍数为 10000X

扫描电镜参数：加速电压为 15kV，束流强度分别为 Charge Red（左）、Image（右）

3. 样品为矿石材料，放大倍数为 40000X

扫描电镜参数：加速电压为15kV，束流强度分别为Low（左）、Image（右）

4. 样品为电极材料，放大倍数为 80000X

扫描电镜参数：加速电压为 10kV，束流强度分别为 Low（左）、Image（右）

5. 样品为无机材料，放大倍数为 50000X

扫描电镜参数：加速电压为 15kV，束流强度分别为Low（左）、Image（右）

在使用低束流时，图像的分辨率更高，成像质量更好。但是如果样品的导电性一般，信号弱，过低的束流强度会导致图像聚焦、消像散非常困难和噪音信号太大等问题，从而影响图像质量。为了兼顾分辨率与信噪比这种相互矛盾的关系，选择适中的束流强度是十分重要的。

总结

1. 当选用低束流（Low 或 Charge Red）拍摄高倍率扫描电镜图像时，选择最高加速电压；

2. 当选用低束流（Low 或 Charge Red）拍摄高倍率图像时，发现图像信噪比较差（图像雪花点较多），无法正常聚焦等操作，可以尝试逐渐增大束流强度（Image Point）。