在掃描電鏡（SEM）中，樣品的電荷積累（也稱為靜電積累）是一個常見的問題，特別是當樣品是非導電性或導電性差時。電荷積累會導致成像質量降低，出現圖像失真或模糊，甚至影響掃描的穩定性。為了解決或避免這一問題，可以采取以下幾種方法：

1. 樣品涂層（Coating）

原理：通過將樣品表面涂上一層導電性材料（如金、鉑、碳等），使其變得導電，從而避免電荷積累。

方法：使用噴涂技術將薄層導電材料（如金、鉑或碳）涂覆在樣品表面。金和鉑的涂層通常較薄且導電性良好，能夠有效防止樣品表面靜電積累。

碳涂層適用于一些對真空環境或輻射較敏感的樣品。

涂層厚度：涂層過厚可能會影響表面形貌的觀察，過薄則可能無法有效防止電荷積累，因此需要根據樣品的性質調整涂層的厚度。

優點：非常有效，幾乎適用于所有類型的非導電性樣品。

局限性：涂層可能影響樣品的表面形貌和化學成分，尤其是當涂層厚度不均勻時，可能會影響成像結果。

2. 低電壓掃描（Low Voltage Mode）

原理：使用較低的加速電壓進行掃描。較低的加速電壓（通常在1-5 kV之間）可以減少電子束對樣品的激發，降低樣品表面的電荷積累。

方法：在SEM的操作設置中選擇低電壓模式進行掃描，特別是在對樣品表面形貌進行觀察時。

低電壓掃描使得電子束的穿透深度較淺，減少了電子束對樣品的作用，從而減少了電荷積累的風險。

優點：適用于一些非常敏感的樣品，能夠減少樣品表面的損傷。

局限性：低電壓下，圖像的分辨率和對比度可能會有所下降，特別是在觀察較深的樣品時，圖像質量可能會受到影響。

3. 使用背散射電子探測器（BSE）

原理：背散射電子（BSE）是一種與樣品表面相互作用的電子，可以提供樣品表面信息。使用背散射電子探測器時，可以減少表面電荷積累的影響，因為BSE探測器能夠更好地收集樣品表面反射的電子。

方法：配置SEM系統使用BSE模式，增強信號采集，從而減少由于電荷積累而導致的圖像失真。

優點：有助于提高圖像質量，尤其在樣品表面結構較復雜時。

局限性：此方法對于特定類型的樣品較為有效，且圖像的深度和表面細節可能不如二次電子成像（SE）模式。

4. 樣品加熱（Heating the Sample）

原理：通過加熱樣品使其表面更導電，從而減少電荷積累的可能性。加熱可增加樣品表面的電子導電性，減少靜電的積累。

方法：在某些SEM中，可以將樣品加熱到一定溫度（例如100-300°C）。加熱過程中，樣品表面的導電性可能會增強，幫助電子泄漏掉，避免積累。

優點：適用于一些需要避免涂層影響的樣品，尤其在需要長期掃描時。

局限性：加熱可能會影響某些樣品的性質或結構，尤其是有機或熱敏感材料。需要謹慎選擇加熱溫度。

5. 使用充電補償器（Charge Compensation）

原理：一些掃描電鏡配備了充電補償系統，能夠實時監測樣品表面的電荷積累，并通過電子束或氬氣離子束等方式進行補償。

方法：充電補償系統能夠向樣品表面引入電子或正離子，從而中和表面的電荷積累。這種方法常用于高分辨率或深層次的掃描，尤其是對于非常敏感的非導電材料。

優點：非常精確，適用于不希望使用涂層的情況。能夠保證圖像質量。

局限性：這種技術只在一些設備中可用，且系統較為復雜，通常需要專業的操作和維護。

6. 增加樣品的導電性

原理：對于導電性較差的樣品，可以通過某些方法增強其導電性，減少電荷積累。例如，樣品可以進行表面改性，或將其混合在導電基質中。

方法：將樣品浸泡或處理，使其表面涂覆導電性物質，或者通過加入導電填料（如導電碳或導電聚合物）來增加導電性。

優點：對于某些特別需要高分辨率成像的樣品，這種方法能有效提高其導電性。

局限性：這種方法可能會對樣品的性質和形貌產生影響，因此需要慎重選擇。

7. 優化電子束參數

原理：通過優化電子束的參數（如束流強度、掃描速度等）來減少電荷積累。

方法：降低束流強度：降低電子束的強度可以減少對樣品表面電子的激發，減少電荷積累的速度。

提高掃描速度：增加掃描速度可以減少每個位置的電子束停留時間，從而減少電荷積累。

優點：不需要對樣品進行處理，操作簡單。

局限性：這可能會影響圖像的對比度和分辨率，因此需要找到一個合適的平衡。

8. 采用低真空模式

原理：在低真空模式下，SEM中的真空環境較常規模式下較低，因此可以減小樣品表面電子積累的風險。

方法：在SEM系統中設置為低真空模式，通過調節樣品和探測器之間的壓力差來減少電荷積累問題。

優點：對于一些無法涂層的敏感樣品，可以避免電荷積累的影響。

局限性：低真空模式下可能影響圖像的質量和分辨率，特別是在較高放大倍率下。

以上就是澤攸科技小編分享的掃描電鏡中如何避免或解決樣品的電荷積累問題。更多掃描電鏡產品及價格請咨詢