主题:【已应助】请问各位大佬扫描电镜选型需要了解哪些参数?

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请问各位大佬扫描电镜选型需要了解哪些参数?
最佳答案:wangjunyu回复于2021/01/31
仪器的选型最重要的出发点还是需要根据自己的实际需求出发选择符合自己实际测试需求的及以后的扩展方向;在满足自身需求的前提下再进行选择、质量稳定、价格有优势、有品牌优势、售后服务好、维护简单、同行占有率高的产品。分享一篇网上的文章里面有关于扫描电镜的主要参数及基础知识

1. 放大倍数
“放大” 是指两个测量值之间的比率。
视场定义了要成像特征的大小。这个值通常在几毫米到几微米和几纳米之间。
但是如何定义成像视场的大小呢?
视情况而定。举个例子,如果你有一些平均大小为 1 微米的粒子,并且想要知道它们的数量,那么,每个图像可以成像 20 个粒子,而不是浪费时间一次成像一个粒子。即使考虑到粒子之间的空间,25-30 微米的视场对这样一个样品来说也足够了。
一个粒子的特写显示了表面形貌 (FOV=92.7μm) 更大的视场可以成像更多的粒子 (FOV= 1010 μm)
2. 分辨率
在显微镜下,分辨率的定义是,观察者依然可将它们识别为独立的个体之间的最小间距。
当斑点足够远的时候,它们就会被分辨出来。如果它们太近,边缘似乎会重叠,个体之间将无法分辨。
这就是显微镜的作用。显微镜使我们能够达到出色的分辨率,在某些情况下,甚至可以将原子区分开来。
由于其极好的分辨率,台式扫描电镜(SEM)—— 特别是与光学显微镜相比,是分析微观世界的强大工具。台式扫描电镜(SEM)的分辨率通常优于 10nm,价格范围与高端光学设备相近。
3. 电子源
电子源(或称为阴极、灯丝或电子枪)是台式扫描电镜(SEM)最重要的模块之一。它的目的是提供稳定的电子束。在扫描电镜(SEM)中,不同的电子源产生的电子束亮度不同,电子源的寿命也不同。
本节将集中讨论台式扫描电镜中使用的一种电子源:热电子源。热电子源有两种:钨和六硼化铈(CeB6)。
什么是热电子源?
当材料被加热时,电子被热能激发。电子的热能超过材料的逸出功时,发射强度提升。阴极是由高熔点材料制成的,其逸出功相对较低,易发射电子。
了解电子源的哪些特性是决定其性能的关键?
1)灯丝的亮度
亮度被定义为单位面积或单位体积电子束流量。
在小束斑情况下,拥有的电流/电子越多,越能在高倍率下获得高分辨率(高质量)的图像。
缩小电子束的光斑尺寸以提高分辨率,但在某些时候,我们应该优先保障信噪比以获得良好的图像质量。
2)灯丝尺寸
正如前面所提到的,较小的光斑尺寸有助于良好的图像分辨率和获得高质量的图像。镜筒内的电磁透镜主要用来汇聚灯丝发射出来的电子束,以获得较小的束斑尺寸。可以想象,越小的灯尖尺寸,越小的放射源,就不用复杂的结构来缩小束斑尺寸。
3)灯丝温度
灯丝温度下,热离子源的工作温度在 1800 到 2800 开氏度之间。
3a)电子束能量差
电子束的能量差是指电子离开灯丝时所产生的能量波动,使用能量差较大的灯丝在低加速电压下工作时会产生较大的色差,进而成为最主要的一种相差。色差是一种电子束不能有效汇聚的效应,由电子束离开灯丝时的微小能量差导致。
3b)灯丝寿命
灯丝寿命指电子枪灯丝在因烧断或其他原因需要更换前所能服役的总时长。通常情况下,您会更加倾向于选择一个寿命较长并可以准确预测更换周期的灯丝。
钨灯丝与 CeB6 灯丝
钨灯丝广泛应用于扫描电镜。在所有金属单质中,钨的熔点zui高、蒸汽压zui低、具有极低的热膨胀系数和极高的抗拉强度,这些都是制造电子源的理想性能。
4. 加速电压
电压是代表电子能量:这将决定电子束与样品之间的相互作用。高电压会引起样品表面下更深的穿透深度,也称为更大的相互作用体积。
这意味着电子穿透样品的区域会较大,且较深,并且在相互作用区的不同位置可以产生不同的信号。样品的化学成分也会影响相互作用区的大小:轻元素的电子壳层数量较少,电子的能量态密度较低。这就减弱了电子云与入射电子束的相互作用,因此与较重的元素相比,电子束对轻元素的穿透深度更深。
分析电子束与样品相互作用产生的不同信号时,会得到不同的结果。在台式扫描电镜中,通常检测到三种信号:背散射电子(BSE)、二次电子(SE)和 X 射线。
加速电压对扫描电镜成像的影响
在背散射电子(BSE)和二次电子(SE)成像中,电压的影响较类似:低电压可以对样品的表面信息进行成像;高电压提供了更多样品深处的信息。这可以在下面的图像中看到,低电压可以清晰分辨出样品表面的污染,而高电压揭示了污染层下的内部结构。
5. 束流强度
操作台式扫描电镜时,实验员可以控制电子束的大小。这主要是通过汇聚镜,物镜以及选择不同的光阑来实现的。
电子通过电磁透镜时(由金属极靴内的线圈组成),实验员可以通过调节施加在透镜上的电流来控制电子的路径。此外,光斑尺寸取决于工作距离(距离越大,光斑尺寸越大)和物镜光阑(光阑越小,光斑直径越小)。
然而,电子束斑的尺寸是一个参数,控制和预测要复杂得多,因为它取决于许多相互关联的因素。束斑尺寸受到电子枪的高斯直径、光圈最终的衍射效应、色差和电子束形成透镜的球面像差等各方面的影响。
6. 可定制性
扫描电镜可以配备许多不同的探测器或配件来进行不同的分析或成像特定的样品。 例如:
? 通过冷冻样品,可以检测含水量高的样品;
? EDS 探测器可以提供化学成分;
? 拉伸试验提供了在大应力下样品的行为信息;
? 自动倾斜系统使样品在真空中移动。
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具体的参数很多。楼主先看看预算,看是要买钨灯丝的还是场发射的,还是更高级的。再确定要买进口的还是国产的(其实国产也没什么选择,就中科科仪的)。具体的参数包括分辨率、电子束参数(电流、电压可调范围、放大倍数等)、样品仓大小、样品拖大小材质、配什么探测器、真空系统情况、其他选配件等。
最好先确定大概方向,然后找几家对比,最好能够带有代表性的样品实地考察或者寄样考察。
wangjunyu
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仪器的选型最重要的出发点还是需要根据自己的实际需求出发选择符合自己实际测试需求的及以后的扩展方向;在满足自身需求的前提下再进行选择、质量稳定、价格有优势、有品牌优势、售后服务好、维护简单、同行占有率高的产品。分享一篇网上的文章里面有关于扫描电镜的主要参数及基础知识

1. 放大倍数
“放大” 是指两个测量值之间的比率。
视场定义了要成像特征的大小。这个值通常在几毫米到几微米和几纳米之间。
但是如何定义成像视场的大小呢?
视情况而定。举个例子,如果你有一些平均大小为 1 微米的粒子,并且想要知道它们的数量,那么,每个图像可以成像 20 个粒子,而不是浪费时间一次成像一个粒子。即使考虑到粒子之间的空间,25-30 微米的视场对这样一个样品来说也足够了。
一个粒子的特写显示了表面形貌 (FOV=92.7μm) 更大的视场可以成像更多的粒子 (FOV= 1010 μm)
2. 分辨率
在显微镜下,分辨率的定义是,观察者依然可将它们识别为独立的个体之间的最小间距。
当斑点足够远的时候,它们就会被分辨出来。如果它们太近,边缘似乎会重叠,个体之间将无法分辨。
这就是显微镜的作用。显微镜使我们能够达到出色的分辨率,在某些情况下,甚至可以将原子区分开来。
由于其极好的分辨率,台式扫描电镜(SEM)—— 特别是与光学显微镜相比,是分析微观世界的强大工具。台式扫描电镜(SEM)的分辨率通常优于 10nm,价格范围与高端光学设备相近。
3. 电子源
电子源(或称为阴极、灯丝或电子枪)是台式扫描电镜(SEM)最重要的模块之一。它的目的是提供稳定的电子束。在扫描电镜(SEM)中,不同的电子源产生的电子束亮度不同,电子源的寿命也不同。
本节将集中讨论台式扫描电镜中使用的一种电子源:热电子源。热电子源有两种:钨和六硼化铈(CeB6)。
什么是热电子源?
当材料被加热时,电子被热能激发。电子的热能超过材料的逸出功时,发射强度提升。阴极是由高熔点材料制成的,其逸出功相对较低,易发射电子。
了解电子源的哪些特性是决定其性能的关键?
1)灯丝的亮度
亮度被定义为单位面积或单位体积电子束流量。
在小束斑情况下,拥有的电流/电子越多,越能在高倍率下获得高分辨率(高质量)的图像。
缩小电子束的光斑尺寸以提高分辨率,但在某些时候,我们应该优先保障信噪比以获得良好的图像质量。
2)灯丝尺寸
正如前面所提到的,较小的光斑尺寸有助于良好的图像分辨率和获得高质量的图像。镜筒内的电磁透镜主要用来汇聚灯丝发射出来的电子束,以获得较小的束斑尺寸。可以想象,越小的灯尖尺寸,越小的放射源,就不用复杂的结构来缩小束斑尺寸。
3)灯丝温度
灯丝温度下,热离子源的工作温度在 1800 到 2800 开氏度之间。
3a)电子束能量差
电子束的能量差是指电子离开灯丝时所产生的能量波动,使用能量差较大的灯丝在低加速电压下工作时会产生较大的色差,进而成为最主要的一种相差。色差是一种电子束不能有效汇聚的效应,由电子束离开灯丝时的微小能量差导致。
3b)灯丝寿命
灯丝寿命指电子枪灯丝在因烧断或其他原因需要更换前所能服役的总时长。通常情况下,您会更加倾向于选择一个寿命较长并可以准确预测更换周期的灯丝。
钨灯丝与 CeB6 灯丝
钨灯丝广泛应用于扫描电镜。在所有金属单质中,钨的熔点zui高、蒸汽压zui低、具有极低的热膨胀系数和极高的抗拉强度,这些都是制造电子源的理想性能。
4. 加速电压
电压是代表电子能量:这将决定电子束与样品之间的相互作用。高电压会引起样品表面下更深的穿透深度,也称为更大的相互作用体积。
这意味着电子穿透样品的区域会较大,且较深,并且在相互作用区的不同位置可以产生不同的信号。样品的化学成分也会影响相互作用区的大小:轻元素的电子壳层数量较少,电子的能量态密度较低。这就减弱了电子云与入射电子束的相互作用,因此与较重的元素相比,电子束对轻元素的穿透深度更深。
分析电子束与样品相互作用产生的不同信号时,会得到不同的结果。在台式扫描电镜中,通常检测到三种信号:背散射电子(BSE)、二次电子(SE)和 X 射线。
加速电压对扫描电镜成像的影响
在背散射电子(BSE)和二次电子(SE)成像中,电压的影响较类似:低电压可以对样品的表面信息进行成像;高电压提供了更多样品深处的信息。这可以在下面的图像中看到,低电压可以清晰分辨出样品表面的污染,而高电压揭示了污染层下的内部结构。
5. 束流强度
操作台式扫描电镜时,实验员可以控制电子束的大小。这主要是通过汇聚镜,物镜以及选择不同的光阑来实现的。
电子通过电磁透镜时(由金属极靴内的线圈组成),实验员可以通过调节施加在透镜上的电流来控制电子的路径。此外,光斑尺寸取决于工作距离(距离越大,光斑尺寸越大)和物镜光阑(光阑越小,光斑直径越小)。
然而,电子束斑的尺寸是一个参数,控制和预测要复杂得多,因为它取决于许多相互关联的因素。束斑尺寸受到电子枪的高斯直径、光圈最终的衍射效应、色差和电子束形成透镜的球面像差等各方面的影响。
6. 可定制性
扫描电镜可以配备许多不同的探测器或配件来进行不同的分析或成像特定的样品。 例如:
? 通过冷冻样品,可以检测含水量高的样品;
? EDS 探测器可以提供化学成分;
? 拉伸试验提供了在大应力下样品的行为信息;
? 自动倾斜系统使样品在真空中移动。
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