為什么樣品在掃描電鏡下容易充電？如何避免？
日期：2025-04-01
在掃描電子顯微鏡（SEM）下，樣品容易發(fā)生充電效應(yīng)（charging effect），主要原因是：
1. 充電效應(yīng)的原因
絕緣材料：
非導(dǎo)電樣品（如玻璃、陶瓷、高分子材料等）在電子束照射下無法有效導(dǎo)走積累的電子，導(dǎo)致局部電荷積聚。
電子累積：
SEM 使用高能電子束掃描樣品表面，二次電子和背散射電子的排出不均勻，可能導(dǎo)致負(fù)電荷或正電荷積累。
環(huán)境真空度高：
SEM 運(yùn)行在高真空環(huán)境中，空氣中的離子較少，難以中和或消散電荷。
樣品形貌復(fù)雜：
具有高低起伏結(jié)構(gòu)的樣品（如納米材料、纖維狀樣品）可能會導(dǎo)致局部電荷積累，影響成像質(zhì)量。
高電子束劑量：
較高的電子束加速電壓或較長的曝光時間會加劇充電效應(yīng)，使圖像出現(xiàn)漂移、亮斑或失真。
2. 避免或減少充電效應(yīng)的方法
鍍導(dǎo)電層：
在樣品表面鍍一層導(dǎo)電材料（如金、鉑、碳），形成導(dǎo)電路徑，避免電子積累。
適用場景：非導(dǎo)電材料，如高分子、陶瓷、玻璃等。
降低加速電壓：
低加速電壓（如 1–5 kV）可減少電子束穿透深度，降低電荷積聚的可能性。
適用場景：生物樣品、輕元素材料等。
使用低真空模式（環(huán)境 SEM, ESEM）：
低真空或 ESEM 允許少量氣體（如水蒸氣、氮?dú)猓┻M(jìn)入腔體，中和表面電荷。
適用場景：易充電的高分子材料或未鍍膜的生物樣品。
優(yōu)化樣品支撐和接地：
使用導(dǎo)電膠（如銀漿、碳膠）或?qū)щ娔z帶固定樣品，確保良好接地。
適用場景：粉末樣品、薄片樣品等。
調(diào)整電子束參數(shù)：
降低束流強(qiáng)度（減少電子劑量）。
增大工作距離（減少電子密度）。
選用適當(dāng)?shù)奶綔y器（如低真空探測器）。
改變掃描方式：
動態(tài)掃描：避免在單一區(qū)域長時間停留。
區(qū)域均勻曝光：防止局部過度充電。
使用電荷補(bǔ)償系統(tǒng)（如離子束中和）：
在一些SEM 或 FIB-SEM 系統(tǒng)中，離子束可以用于中和電子束引起的表面電荷。
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作者：澤攸科技