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在掃描電鏡（SEM）中，低電壓和短時(shí)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(shí)現(xiàn)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(dǎo)致化學(xué)鍵斷裂，導(dǎo)致樣品分解或形貌變化。

充電效應(yīng)：

在非導(dǎo)電樣品表面，電子積累會引起局部電場，導(dǎo)致形貌變形或圖像失真。

濺射效應(yīng)：

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(yōu)點(diǎn)

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(fēng)險(xiǎn)，主要通過以下方式實(shí)現(xiàn)：

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(qiáng)度，從而降低了局部加熱效應(yīng)。

降低電荷積累：

低電壓減少了進(jìn)入樣品的電子數(shù)量，從而減小非導(dǎo)電樣品上的電荷積累效應(yīng)，降低變形和失真。

減少濺射和化學(xué)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(xué)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(shí)減少對內(nèi)部結(jié)構(gòu)的影響。

3. 短時(shí)間掃描的優(yōu)點(diǎn)

短時(shí)間掃描是通過減少電子束在樣品上的停留時(shí)間來實(shí)現(xiàn)的，具體優(yōu)點(diǎn)包括：

降低累積能量：

較短的掃描時(shí)間減少了電子束在樣品上釋放的總能量，降低熱效應(yīng)和電荷積累。

減少總損傷：

短時(shí)間掃描降低了電子束轟擊樣品的總次數(shù)，顯著減少形貌或化學(xué)性質(zhì)的改變。

4. 實(shí)現(xiàn)低電壓和短時(shí)間掃描的技術(shù)

優(yōu)化加速電壓

在操作 SEM 時(shí)，將加速電壓設(shè)置在 1–5 kV 范圍內(nèi)。

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(fā)射電流，減少單位時(shí)間內(nèi)射向樣品的電子數(shù)量。

快速掃描模式：

調(diào)整 SEM 的掃描速度，減少每幀掃描所需的時(shí)間。

使用區(qū)域掃描功能（僅掃描感興趣區(qū)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(jìn)行多次圖像累積，提高信噪比的同時(shí)減輕樣品損傷。

優(yōu)化聚焦和像差校正：

在低電壓下優(yōu)化電子束的聚焦性能和像差補(bǔ)償，確保成像質(zhì)量。

通過在樣品外部區(qū)域進(jìn)行初始聚焦和調(diào)整，避免對目標(biāo)區(qū)域的直接暴露。

5. 其他配套措施

樣品預(yù)處理：

導(dǎo)電涂層：在非導(dǎo)電樣品表面涂覆一層導(dǎo)電膜（如碳或金），減少充電效應(yīng)。

低溫制樣：對熱敏樣品進(jìn)行冷凍處理，結(jié)合冷臺操作降低熱損傷風(fēng)險(xiǎn)。

使用環(huán)境 SEM：

環(huán)境 SEM（ESEM）允許在低真空或濕度條件下操作，減少非導(dǎo)電樣品的充電效應(yīng)和損傷。

優(yōu)化樣品傾斜和距離：

通過調(diào)整樣品傾斜角度和工作距離，控制電子束入射的角度和強(qiáng)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(shí)間掃描減少損傷。更多掃描電鏡產(chǎn)品及價(jià)格請咨詢