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在掃描電鏡（SEM）中，低電壓和短時間掃描是常用的策略，用于減少對樣品的損傷，尤其是對于脆弱、生物或易受熱影響的樣品。這種方法的原理和實現方式如下：

1. 樣品損傷的來源

電子束損傷：

高能電子束會使樣品局部升溫，引起熱損傷。

電子轟擊會導致化學鍵斷裂，導致樣品分解或形貌變化。

充電效應：

在非導電樣品表面，電子積累會引起局部電場，導致形貌變形或圖像失真。

濺射效應：

高能電子會將樣品表面的原子擊出，造成物理損傷。

2. 低電壓的優點

低電壓操作（通常指加速電壓低于 5 kV）可以顯著降低樣品的損傷風險，主要通過以下方式實現：

減少熱損傷：

較低的電子能量減少了電子束與樣品的相互作用強度，從而降低了局部加熱效應。

降低電荷積累：

低電壓減少了進入樣品的電子數量，從而減小非導電樣品上的電荷積累效應，降低變形和失真。

減少濺射和化學破壞：

較低能量的電子束不會提供足夠的能量來打破樣品表面的化學鍵或擊出原子。

更淺的電子穿透深度：

低電壓條件下，電子穿透深度減少，主要信息來自樣品表面，有助于獲得高表面分辨率，同時減少對內部結構的影響。

3. 短時間掃描的優點

短時間掃描是通過減少電子束在樣品上的停留時間來實現的，具體優點包括：

降低累積能量：

較短的掃描時間減少了電子束在樣品上釋放的總能量，降低熱效應和電荷積累。

減少總損傷：

短時間掃描降低了電子束轟擊樣品的總次數，顯著減少形貌或化學性質的改變。

4. 實現低電壓和短時間掃描的技術

優化加速電壓

在操作 SEM 時，將加速電壓設置在 1–5 kV 范圍內。

對于敏感的樣品，可以嘗試使用更低的電壓（如 500 V）。

減少電子束電流：

降低電子槍的發射電流，減少單位時間內射向樣品的電子數量。

快速掃描模式：

調整 SEM 的掃描速度，減少每幀掃描所需的時間。

使用區域掃描功能（僅掃描感興趣區域），避免全幅圖像掃描造成不必要的暴露。

圖像累積模式：

使用快速低劑量掃描進行多次圖像累積，提高信噪比的同時減輕樣品損傷。

優化聚焦和像差校正：

在低電壓下優化電子束的聚焦性能和像差補償，確保成像質量。

通過在樣品外部區域進行初始聚焦和調整，避免對目標區域的直接暴露。

5. 其他配套措施

樣品預處理：

導電涂層：在非導電樣品表面涂覆一層導電膜（如碳或金），減少充電效應。

低溫制樣：對熱敏樣品進行冷凍處理，結合冷臺操作降低熱損傷風險。

使用環境 SEM：

環境 SEM（ESEM）允許在低真空或濕度條件下操作，減少非導電樣品的充電效應和損傷。

優化樣品傾斜和距離：

通過調整樣品傾斜角度和工作距離，控制電子束入射的角度和強度，減少對樣品的直接沖擊。

以上就是澤攸科技小編分享的掃描電鏡如何通過低電壓和短時間掃描減少損傷。更多掃描電鏡產品及價格請咨詢