平時(shí)掃描電鏡使用者都進(jìn)行常規(guī)樣品的觀察，常規(guī)樣品不像分辨率標(biāo)準(zhǔn)樣品那么理想，樣品比較復(fù)雜，而且有時(shí)候關(guān)注點(diǎn)并不相同。因此我們要根據(jù)樣品類型以及所關(guān)注的問(wèn)題選擇合適的sem掃描電鏡條件。

掃描電鏡的工作條件包括很多，加速電壓、束流束斑、工作距離、光闌大小、明暗對(duì)比度、探測(cè)器的選擇等。本期將為大家介紹束流束斑的選擇。

除了加速電壓外，束流和束斑也是sem掃描電鏡工作中非常重要的參數(shù)。一般來(lái)說(shuō)，束流和束斑并不完全獨(dú)立，增加束流的同時(shí)，由于Boersch效應(yīng)，必然導(dǎo)致束斑的擴(kuò)大。所以束流越大，分辨率反而越低，但是信噪比越好。

束流的選擇要視具體情況，在拍攝高分辨時(shí)，需要較小的束流來(lái)獲得小束斑；常規(guī)倍數(shù)可以增加束流來(lái)滿足信噪比的需要；而對(duì)于分析附件，往往需要比圖像拍攝大很多的束流。

對(duì)于束斑的調(diào)節(jié)，通常都認(rèn)為束斑擴(kuò)大會(huì)降低分辨率，但是反之，束斑越小真的就能獲得更好的圖像嗎？

看如下一組圖，圖1，左邊一組圖是5萬(wàn)倍下的圖像，左邊是小束斑，右邊是大束斑，顯然小束斑有更好的分辨率，大束斑的圖像已經(jīng)有些模糊。右邊一組圖是維持束斑大小不變拍攝的1萬(wàn)倍下的圖像。本應(yīng)有著更好的分辨率的小束斑圖像卻出現(xiàn)了失真，雖然依然有更好的分辨率。但是對(duì)于真實(shí)性和分辨率之間要根據(jù)需要來(lái)判斷，此時(shí)，樣品的真實(shí)性受到嚴(yán)重影響。

圖1 相同束斑在不同倍數(shù)的對(duì)比

為什么會(huì)出現(xiàn)這樣奇怪的現(xiàn)象？為什么更好的分辨率卻沒(méi)有得到更真實(shí)的圖像？前面我們已經(jīng)說(shuō)到，電子束是由掃描線圈的脈沖信號(hào)控制，電子束在試樣表面并不是連續(xù)掃描，而是逐點(diǎn)跳躍式的掃描。一般掃描電鏡的采集像素比較大，我們會(huì)誤以為是連續(xù)掃描。既然sem掃描電鏡是束斑間斷跳躍式的軌跡，那么電子束就有一定的覆蓋面積

束斑中心的距離取決于放大倍數(shù)和采集像素大小。當(dāng)束斑較大時(shí)，束斑覆蓋比較全面；但是當(dāng)束斑減小時(shí)，束斑的覆蓋區(qū)域也越來(lái)越小，所以有的特征形貌會(huì)從束斑兩個(gè)跳躍中心穿過(guò)而沒(méi)有被覆蓋到，所以相應(yīng)的形貌特征也不會(huì)反映在圖像上，這就造成了信息的丟失。像上述例子，在大倍數(shù)小，束斑之間跳躍間距小，足夠覆蓋特征形貌，但是縮小倍數(shù)后，跳躍距離變大，束斑不足以覆蓋所有的特征形貌，有的線條就反映不出來(lái)，

電子束的掃描是根據(jù)放大倍數(shù)和采集像素大小而進(jìn)行了馬賽克的像素化，只要束斑縮小到和單點(diǎn)像素匹配就可以，束斑與束斑之間不會(huì)出現(xiàn)太多的重疊而導(dǎo)致分辨率下降。只有束斑與單點(diǎn)像素匹配后，再縮小束斑已經(jīng)沒(méi)有意義，不會(huì)帶來(lái)分辨率的提升，相反會(huì)引起信息的缺失。由此我們可以得到新的結(jié)論，雖然束斑越小理論分辨率越高，但是對(duì)于實(shí)際拍攝來(lái)說(shuō)，像素和束斑越匹配才是效果越好。

而且掃描電鏡是靠電子束的掃描運(yùn)動(dòng)，只要不同像素點(diǎn)覆蓋區(qū)域的電子產(chǎn)額能夠被探測(cè)器有效處理和區(qū)分，那sem掃描電鏡圖片也就能區(qū)分。所以掃描電鏡是完全可分辨比束斑更小的細(xì)節(jié)的，而有點(diǎn)地方說(shuō)sem掃描電鏡不能區(qū)分比束斑更小的說(shuō)法是不夠嚴(yán)密的。束斑是單點(diǎn)像素1.3～2倍左右，都是匹配的條件。

現(xiàn)在我們發(fā)現(xiàn)束流的設(shè)置應(yīng)該是隨著放大倍數(shù)而變換的，對(duì)于用戶來(lái)說(shuō)，比較方便，可以直接從軟件中讀取當(dāng)前掃描電鏡調(diào)節(jié)對(duì)應(yīng)的束流，結(jié)合視野寬度很容易知道單點(diǎn)像素的大小，從而快速找到束斑與像素匹配的工作條件。既保證了沒(méi)有信息丟失，又保證了ZUI大的束流強(qiáng)度和信噪比。