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在掃描電子顯微鏡（SEM）中，工作距離（Working Distance, WD） 是指樣品表面到物鏡（聚焦透鏡）的距離。工作距離會顯著影響圖像的分辨率、景深、信號強度以及其他成像質量因素。下面是工作距離對圖像分辨率的具體影響：

1. 工作距離與分辨率的關系

一般來說，工作距離越短，SEM 的圖像分辨率越高。這是因為工作距離短時，電子束在樣品表面的束斑直徑更小，從而可以解析出更精細的結構。電子束的束斑越小，能夠檢測到的細節就越多，從而提高了圖像分辨率。

短工作距離（小于 5 mm）：

較高的分辨率：短工作距離時，電子束可以更好地聚焦，從而使束斑直徑變小，提供更高的分辨率。

局限性：雖然分辨率提高，但短工作距離可能導致景深變淺，這意味著樣品的高度變化會影響圖像的清晰度。此外，短距離操作可能會增加樣品表面的充電效應（對非導電樣品）。

長工作距離（大于 10 mm）：

較低的分辨率：隨著工作距離的增加，電子束在樣品表面的束斑直徑會變大，導致分辨率降低，難以解析較小的結構。

較大的景深：工作距離增加時，景深加大，樣品表面上的高度變化對焦點的影響較小，圖像中可以同時清晰顯示不同高度的結構。

2. 工作距離影響電子束束斑

工作距離決定了電子束的聚焦狀態。短工作距離使得電子束可以更加聚焦，形成小的束斑，這對于解析納米級的結構至關重要。長工作距離時，電子束會在樣品表面上擴散得更多，導致束斑直徑變大，降低了分辨率。

3. 工作距離對景深的影響

雖然短工作距離能夠提高分辨率，但也會減少景深。景深是指從樣品的近處到遠處都能清晰成像的深度范圍。

短工作距離：分辨率高，但景深較小。對于具有復雜三維結構或高度變化的樣品，可能會導致樣品的部分區域失焦。

長工作距離：分辨率降低，但景深增加。適合用于觀察具有大高度差的樣品（如粗糙表面或具有顯著結構的樣品），因為可以同時對不同高度的結構進行清晰成像。

4. 工作距離對信號強度的影響

工作距離還影響到探測器接收到的信號強度：

短工作距離：由于探測器與樣品之間的距離較短，產生的二次電子更容易被探測到，通常可以獲得較強的信號，這有助于形成高對比度的圖像。

長工作距離：隨著工作距離增加，電子的信號強度可能會減弱，這會降低圖像的對比度和質量。

5. 工作距離對樣品表面電荷積累的影響

對于非導電樣品，短工作距離可能加劇表面電荷積累，從而導致圖像失真或信號丟失。這是因為在較短的工作距離下，電子束對樣品表面的沖擊較強，導致更多的電荷積累。

短工作距離：更容易在非導電樣品上引起充電效應，需要進行導電處理或使用低加速電壓。

長工作距離：由于電子束的作用較弱，充電效應較少。

6. 優化工作距離以獲得高質量圖像

通常情況下，為了在不同應用中達到理想的效果，工作距離需要根據樣品的特點和實驗目標進行調整：

高分辨率成像：如果你需要觀察樣品的微小結構，建議使用短工作距離（如 5 mm 以下）。這會提高分辨率，但可能需要準確控制樣品的平整度以保持焦距一致。

觀察三維結構或大景深需求：如果樣品具有顯著的高度差，或需要觀察較大的區域，可以增加工作距離，以確保各個部分都在焦點范圍內。

信號強度和對比度：可以在不降低分辨率的情況下，稍微增加工作距離以增強圖像的對比度和信號強度。

7. 綜合考慮的建議

在實際應用中，工作距離的選擇應根據樣品特性、成像需求和顯微鏡的能力進行權衡。通常，需要在高分辨率和景深之間找到平衡。

短工作距離適合需要高分辨率成像的任務，特別是對樣品表面微結構的分析。

長工作距離適合大景深要求的樣品，尤其是具有高度差異的樣品。

可以通過逐步調整工作距離和焦距，找到適合特定樣品和成像條件的參數設定。

以上就是澤攸科技小編分享的掃描電鏡中的工作距離如何影響圖像分辨率。更多掃描電鏡產品及價格請咨詢