扫描电镜之主要性能参数解析

　　本文为大家介绍扫描电镜主要参数：分辨率、放大倍数、景深。

　　分辨率(Resolution)

　　分辨率是扫描电镜最主要的性能指标，对成像而言，它是指能分辨两点之间的最小距离;对微区成分分析而言，它是指能分析的最小区域。扫描电镜的分辨率通过测定图像中两个颗粒(或区域)间的最小距离来确定的，测定的方法是在已知放大倍数的条件下，把在图像上测到的最小间距除以放大倍数所得数值就是分辨率。

　　扫描电镜分辨率的高低和检测信号的种类有关，下表是扫描电镜主要信号的成像分辨率。

　　信号背散射电子二次电子特征X射线吸收电子俄歇电子

　　分辨率/nm50-2005-10100-1000100-10005-10

　　由表中数据可以看出，二次电子和俄歇电子的分辨率不高，而特征X射线调制成显微图像的分辨率最低。不同信号造成分辨率之间差别的原因可用下图说明，电子束进入轻元素样品表面后会造成一个滴状作用体积。入射电子束在被样品吸收或散射出样品之前将在这个体积中活动。

　　二次电子和俄歇电子因其本身能量较低以及平均自由程很短，只能在样品的浅层表面内逸出，在一般情况下能激发出俄歇电子的样品表层厚度约为5-2nm，激发二次电子的层深为5-10nm范围。入射电子束进入浅层表面时，尚未向横向扩展开来，因此，二次电子和俄歇电子只能在一个和入射电子束斑直径相当的圆柱体内被激发出来，因为束斑直径就是一个成像检测单元(像点)的大小，所以这两种电子的分辨率就相当于束斑的直径。

　　入射电子束进入样品较深部位时，向横向扩展的范围变大，从这个范围中激发出来的背散射电子能量很高，它们可以从样品的较深部位处弹射出表面，横向扩展后的作用体积大小就是背散射电子的成像单元，从而使它的分辨率大为降低。

　　入射电子束还可以在样品更深的部位激发出特征X射线来，从图上X射线的作用体积来看，若用X射线调制成像，它的分辨率比背散射电子更低。

　　需要注意的是，电子束射入重元素样品中时，作用体积不呈现滴状，而是半球状。电子束进入表面后立即向横向扩展，因此在分析重元素时，即使电子束的束斑很细小，也不能达到较高的分辨率。

　　扫描电镜的分辨率取决于入射电子束直径，直径越小，分辨率越高，但分辨率并不直接等于入射电子束直径。因为电子束在样品内的有效激发范围大大超过入射电子束直径。此外，扫描电镜的分辨率除受电子束直径和调制信号类型影响外，还受样品原子序数、杂散磁场、机械震动等因素的影响。

　　放大倍数(Magnification)

　　当入射电子束做光栅扫描时，若电子束在样品表面扫描的幅度为As，在显光屏上阴极射线同步扫描的幅度为Ac，则放大倍数可表示为M=Ac/As。

　　由于荧光屏的尺寸是不变的，因此，放大倍数的变化只要通过改变电子束在样品表面的扫描幅度As来实现。

　　目前商品化的扫面电镜的放大倍数可以从20倍到20万倍之间连续调节。

　　景深(Depth of Field)

　　景深是指透镜对高低不平的样品各部位能同时聚焦成像的能力范围，这个范围用一段距离表示。

　　如果景深为Ds，只要样品表面高低范围值小于Ds，则在荧光屏上就能清晰地反映出样品的表面形貌。正是由于扫描电镜景深大，特别适用于粗糙表面和断口的分析观察;图像富有立体感、真实感、易于识别和解释。