主题：【讨论】关于物镜光阑

原文由fengyonghe发表： 在其他条件不变时，束斑大小直接决定了分辨率。物镜光阑选大，看似束斑线性增大，实则束斑减小。有下式：



i是束流，α是物镜半张开角。物镜光阑选大则半张开角变大，束斑直径变小，分辨率提高。这与光镜的数值孔径大则分辨率提高有相同的意义，也是由于α变大的原因。但是，同时景深变小，对非抛光面观察不利。如中低倍观察断口时不能选大的光阑，要照顾景深。否则就较模糊。很高倍数观察时经常选择很小的工作距离，这使得α增大很多，分辨率得到提高。同样景深变小，由于观察面积小，景深不是很重要。

上面的事形象点说，电子束通过大的物镜光阑聚焦到样品表面，他所走过的距离更长，需要更多的时间，在相同的聚焦力下，有机会聚焦成更小的束斑。

原文由fengyonghe发表： 也不是相反，是更详细了。如果束流在c点以上，300的光阑束斑最小；束流在b点附近200的光阑束斑最小；束流在a点以下，100的光阑束斑最小。实际工作中可能没人选那么小的束流。

原文由fengyonghe发表： 也不是相反，是更详细了。如果束流在c点以上，300的光阑束斑最小；束流在b点附近200的光阑束斑最小；束流在a点以下，100的光阑束斑最小。实际工作中可能没人选那么小的束流。

原文由fengyonghe发表： 那张图的工作距离是10mm，高倍率往往用更小的工作距离，如果在3mm的工作距离下，大光阑对α的贡献远大于小光阑，三条线的相对位置也会发生变化，使大光阑有更大的优势。高倍下小的工作距离加上场发射，其束流一般都工作在c点之后。

原文由 胖胖熊(v2719209) 发表:
物镜光阑的尺寸是怎么影响分辨率的，请高手解答？

下面一遍文章是我在网上找到的，其中最后两个图有些看不懂，请大家指教！

扫描电镜电子光学系统具有非常宽泛的调节范围，有时需要设置条件从而实现一定预知的分辨率。分辨率往往是一个不确定的概念，最好把它认为是束斑直径，但注意束斑直径不是分辨率，实际上根据阿贝的衍射限制分辨率公式规则，对于镀金的样品，系统工作在高倍的分辨率将是SE1在平坦样品上的有效发射面直径的40%（发射面积和电子束之关系）。在中低倍，分辨率受到信号取样区的限制。真实的分辨率和你在样品上寻找的细节有关，为了获取边缘分辨率，表面分辨率可能被忽视。COXEM.Beijing Office  驰奔 编辑(转载请注明出处)

把分辨率作为成像最关心的事情，毫无疑问是合理的，但信噪比，一定不能忽视，因此在满足分辨率的情况下，选择具有最大电流的电子探针是可取的。信噪比和探针电流的直接关系由以下关系式决定。COXEM.Beijing Office  驰奔 编辑(转载请注明出处)

S/N = sqrt (I.t/225 e.L.L)COXEM.Beijing Office  驰奔编辑(转载请注明出处)
      t--是帧时间COXEM.Beijing Office  驰奔 编辑(转载请注明出处)
      L--是每帧的线数COXEM.Beijing Office  驰奔 编辑(转载请注明出处)
      e--是电子电荷COXEM.Beijing Office  驰奔 编辑(转载请注明出处)
      I--是总的探针电流， 可以用法拉第筒测量。包含入射电子束产生的全部二次电子和背散射电子，大余25%。

这个等式清楚表明：最大的信噪比由，最大束流，可以接受的最大帧时间，可以接受的最小像素数决定（帧时间和像素数可以统一为像点时间）。COXEM.Beijing Office  驰奔 编辑(转载请注明出处)

然而，定量的扫描电镜操作完全不像设置给定的探针电流那样简单。调整扫描电镜镜筒中的聚光镜，将电子枪发射出的电子源，进行适当的缩小。太小的缩小倍数，意味着虽然探针电流很好，信噪比非常高，但束斑尺寸太大。因此对于给定工作距离WD，照相扫描时间，和物镜光阑尺寸下，生成一个校正曲线是一个很好的办法，来显示理想的最大探针电流（法拉第筒测量过的），与有效的探针直径之间的关系。因为有效探针直径是一个与其他变量如，WD工作距离，加速电压，信噪比等相关的非常复杂函数。有效探针直径和信噪比的校正曲线对于任何想用好扫描电镜的操作者是非常有用的。对于任何扫描电镜大多数普通条件，这个曲线相当容易产生。COXEM.Beijing Office  驰奔 编辑(转载请注明出处)

图一到图四是一个现代扫描电镜在加速电压10kv和30kv，WD = 10 mm, L = 1500, t = 60 secs 条件下的有效探针直径的理论数据     





电子束使用第一原则，小直径，大电流，上图给出不同孔径光阑最佳使用范围，超过节点，应该适时更换光圈。
不同型号扫描电镜原理大同小异，试验方法确定调节点：如果没有探针电流测量装置，在保持，工作距离，亮度对比度，灯丝亮度不变情况下，逐档调节Spot size，得到近似分辨率和相同亮度的图像，确定两条曲线交叉点。COXEM.Beijing Office  驰奔 编辑(转载请注明出处)

除了这个曲线以外, 很多文献资料包含许多类似的问题，探针直径、工作距离和信噪比变化可视化。图五推荐一个特别的方程式，聚光镜缩小倍数和电子束对聚光镜的孔径角之关系。

总结COXEM.Beijing Office  驰奔 编辑(转载请注明出处)

对于一般的SE 图像，仔细考虑扫描电镜分辨率水平作为主要的操作目标，同时要考虑到信噪比。然而这不是说就一成不变：确实，操作者经常忽视扫描电镜的操作细节，只是抓紧时间干，这当然也无可非议。然而精确的操作的优点是，确切的知道仪器的能力范围，使得操作者可能发现仪器的故障或者缺陷。扫描电镜电子束斑直径能够通过理论计算出来，也可以通过实验方法校准。使用理论的方法，更容易囊括和评估工作距离WD，加速电压KV等参数的影响。在实验方法的情形中，聚光镜的缩小影响是主要的因素。COXEM.Beijing Office  驰奔 编辑(转载请注明出处)附：COXEM.Beijing Office  驰奔 编辑(转载请注明出处)

探针直径的校准。COXEM.Beijing Office  驰奔 编辑(转载请注明出处)

操作者不必陷入对图像的臆测、能够评估样品准备好坏、能够评估扫描电镜任何性能的下降。



驰奔结语：COXEM.Beijing Office  驰奔 编辑(转载请注明出处)


把扫描电镜定理的管理起来，做到心中有数！驰奔认为这篇文章很好，起到抛砖引玉作用，其内容和数据对于不同的扫描电镜是不同的，仅供参考！