中文
English

在掃描電子顯微鏡 (SEM) 中，二次電子探測器 (Secondary Electron Detector, SE Detector) 是生成圖像的主要設備之一，它通過探測從樣品表面發射出的二次電子 (Secondary Electrons, SE) 來構建圖像。二次電子探測器對圖像對比度的影響至關重要，尤其是對于樣品的表面形貌和細節的展示。以下是二次電子探測器如何影響SEM圖像對比度的詳細解釋：

1. 二次電子的產生與特性

二次電子是由入射電子（主電子束）與樣品表面相互作用時，從樣品表層激發出的低能電子（通常能量低于50 eV）。二次電子的產生主要受樣品表面形貌的影響，尤其是表面微觀凹凸結構。這種電子具有：

低能量：因為二次電子的能量較低，它們只能從樣品表面的很薄層（約幾納米）發射出來。這意味著二次電子對表面結構非常敏感。

表面敏感性：它們主要反映樣品表面的微觀細節和形貌。

2. 二次電子探測器與圖像對比度的關系

二次電子探測器通過收集這些二次電子并生成信號，在顯示屏上生成圖像。圖像對比度主要由樣品的表面形貌、材料屬性、電子的入射角度以及探測器的配置決定。

影響圖像對比度的關鍵因素：

表面形貌對二次電子發射的影響

凸起與凹陷：樣品表面的凸起部分通常發射更多的二次電子，而凹陷部分發射的電子較少。凸起部分離探測器更近，因此探測到的信號更強，使得圖像中的亮度較高。相反，凹陷部分由于發射的二次電子較少或路徑受阻，圖像中的亮度較低。

這種差異會導致強烈的形貌對比度，因此SEM圖像能夠很好地顯示樣品的微觀結構，特別是表面的凹凸不平和細微結構。

電子束入射角度

傾斜角度：當電子束以傾斜角度照射樣品時，二次電子的發射率和收集效率都會發生變化。通常，入射角度越大，表面越傾斜，產生的二次電子越多，圖像對比度也越高。

表面平坦區域：在電子束垂直照射時，平坦區域的二次電子發射較少，導致對比度較低。通過調整樣品的傾斜角度或電子束的入射角度，可以提高圖像的對比度。

二次電子探測器的位置和類型

探測器的收集效率：探測器的位置會影響二次電子的收集效率。如果探測器位置靠近樣品，收集的二次電子更多，信號強度更高，圖像亮度增加。反之，探測器位置較遠或受樣品結構阻擋時，信號會減弱，圖像對比度下降。

Everhart-Thornley探測器 (ETD)：這是常用的二次電子探測器，通常放置在樣品的側上方。該探測器能夠增強來自樣品表面的二次電子信號，通過使用正電壓柵極吸引低能量的二次電子，從而提高收集效率和信噪比，提升圖像的對比度。

內置探測器 (In-Lens Detector)：在一些高分辨率SEM中，探測器被放置在電子槍附近（透鏡內部），可以更好地收集低能量二次電子，提升圖像的細節分辨率和對比度。

樣品材料屬性

不同材料的二次電子發射系數不同：輕元素（如碳）和重元素（如金屬）對二次電子發射的能力不同。通常，輕元素材料發射的二次電子更多，因此在SEM圖像中更亮；而重元素材料由于發射的二次電子較少，圖像相對較暗。這會導致材料對比度，使得不同材料在同一圖像中具有不同的亮度。

3. 如何調整二次電子探測器來優化圖像對比度

優化圖像對比度需要結合電子束參數和探測器的設置：

加速電壓的調整：較低的加速電壓通常會增加二次電子的相對貢獻，從而提高表面結構的對比度。但如果加速電壓過低，可能導致信號弱、圖像噪聲增多。因此，找到一個平衡點（通常在幾kV范圍內）可以獲得高質量的對比度。

探測器的選擇：根據需要的分辨率和對比度，可以在不同類型的二次電子探測器之間進行選擇。例如，Everhart-Thornley探測器適合常規成像，而In-Lens探測器在高分辨率和低電壓條件下能夠提供更高的表面細節對比。

樣品的傾斜和旋轉：通過適當調整樣品的傾斜角度，可以增強二次電子的發射，從而提高圖像對比度。通常，傾斜角度較大的區域會顯示得更亮，從而突顯出樣品表面形貌。

以上就是澤攸科技小編分享的掃描電鏡的二次電子探測器如何影響圖像對比度。更多掃描電鏡產品及價格請咨詢