在掃描電子顯微鏡（SEM）中，長時間掃描是一種有效減少圖像偽影（artifacts）的方法。通過延長掃描時間，能夠平均掉噪聲和電荷積累等干擾因素，從而獲得更高質量的圖像。下面是如何設置長時間掃描以減少偽影的詳細步驟和相關注意事項。

1. 長時間掃描的原理

信噪比提升：通過長時間掃描，SEM 可以多次掃描同一區域，將多個掃描幀疊加后取平均值，從而降低隨機噪聲的影響，提升圖像的信噪比（SNR）。

減少電荷累積效應：長時間掃描可以以更慢的速率掃描樣品，減少一次性高電子劑量對樣品的轟擊，從而減少電荷積累帶來的圖像偽影。

平均化漂移效應：樣品在掃描過程中可能會發生輕微的機械漂移或熱漂移，長時間掃描有助于通過圖像疊加來平均掉這些漂移效應。

2. 設置長時間掃描的步驟

2.1. 降低掃描速度

降低掃描速率：降低掃描速率（scan speed）是長時間掃描的關鍵步驟之一。較低的掃描速率意味著電子束在樣品上的停留時間更長，這可以減少噪聲，提升圖像的清晰度。

在 SEM 的控制軟件中，一般可以通過調整掃描速度（Scan Speed 或 Dwell Time）來實現。

操作步驟：

在 SEM 控制軟件中找到“掃描速率”或“掃描時間”設置選項。

選擇較低的掃描速度（通常是較大的 dwell time）。

注意：過低的掃描速率可能導致熱效應或電荷積累，因此需要根據樣品的特性來選擇合適的參數。

2.2. 累積多幀圖像

多幀疊加（Frame Integration）：SEM 控制軟件通常允許進行多幀疊加（frame integration），即通過多次掃描相同區域，疊加這些圖像來平均化噪聲和減少偽影。

操作步驟：

在 SEM 軟件中找到“幀疊加”或“幀累積”選項（Frame Integration 或 Frame Averaging）。

設置需要累積的幀數，通常可以選擇疊加 4 到 64 幀，具體數量根據噪聲水平和樣品的穩定性來決定。

SEM 會自動對這些幀進行疊加和平均，生成噪聲更低的圖像。

2.3. 調節束電流

降低束電流：降低束電流（Beam Current）可以減少對樣品的電子束轟擊，從而減輕電荷積累效應，避免表面充電導致的偽影。

操作步驟：

在 SEM 設置中調整束電流（通常稱為“電子束電流”或“探針電流”）。

降低束電流可以減少樣品表面過度充電，尤其適用于非導電材料或容易充電的樣品。

2.4. 選擇適當的加速電壓

優化加速電壓：根據樣品的性質，選擇合適的加速電壓（Accelerating Voltage）。較高的電壓會使電子束穿透樣品表面，更適合厚樣品，而較低的電壓可以減少非導電樣品的電荷積累效應，降低偽影。

操作步驟：

調整加速電壓。對于容易充電的樣品，建議使用較低的電壓（例如 1-5 kV）。對于導電樣品或較厚的樣品，可以使用更高的電壓（例如 10-30 kV）。

2.5. 使用漂移校正

啟用漂移校正：在長時間掃描過程中，樣品可能會因機械或熱效應而產生漂移。通過啟用漂移校正功能（Drift Correction），SEM 可以在掃描時自動調整圖像位置，減少由于樣品漂移導致的偽影。

操作步驟：

在 SEM 設置中啟用“漂移校正”功能，允許 SEM 在每一幀之間進行位置調整，確保每幀圖像的對齊精度。

如果漂移較嚴重，可以嘗試縮短掃描時間或改進樣品固定方式。

3. 附加措施以減少偽影

3.1. 減少電荷累積

對于非導電樣品，電荷累積可能會導致顯著的偽影。可以通過以下方法來減少電荷累積：

樣品涂覆導電層：對非導電樣品表面進行導電涂覆（如金、鉑、碳），可以有效減少電荷積累。這種方法適用于絕緣材料或表面電阻較大的樣品。

使用低電壓模式：降低電子束的加速電壓（例如 1-5 kV），可以減少樣品表面的充電效應。

3.2. 改進真空條件

高真空模式：選擇高真空模式有助于減少樣品表面氣體分子對電子束的散射，從而減少圖像偽影。

環境真空模式（ESEM）：對于易于充電的非導電樣品，ESEM（環境掃描電子顯微鏡）模式可以使用低真空或濕環境來減少電荷積累。

3.3. 減少機械震動

SEM 成像的穩定性受外部機械震動的影響。如果實驗室環境有較多震動源，可以通過以下方法減少震動對圖像質量的影響：

安裝減震臺：在 SEM 下方安裝減震裝置，減少環境震動對樣品和探針的影響。

優化實驗室環境：將 SEM 安裝在遠離機械設備或人流密集的地方，避免因震動導致的圖像偽影。

4. 長時間掃描的注意事項

樣品穩定性：長時間掃描的前提是樣品的物理和化學穩定性。如果樣品在長時間掃描過程中發生了變形、漂移或揮發，反而會引入更多偽影。

熱效應：長時間掃描時，電子束會持續對樣品進行加熱，導致熱膨脹或形變，尤其是在高電壓和高束流下。可以通過間歇掃描或使用低束流降低熱效應。

以上就是澤攸科技小編分享的如何在掃描電鏡中設置長時間掃描以減少圖像偽影。更多掃描電鏡產品及價格請咨詢