唐晓山,屈菊兰
(湛江师范学院电镜室,广东湛江524048)

摘　要:在论述了荷电效应、损伤、边缘效应这三种常见的扫描电子显微镜图像缺陷的基础上,分析了其产生的原因及解决方法,并展示了其结果.

关键词:扫描电子显微镜;荷电效应;损伤;边缘效应

扫描电子显微镜最基本的成像功能是二次电子成像. 它主要反映样品表面的立体形貌. 由于样品的高低参差、凹凸不平,电子束照射到样品上,不同点的作用角不同,因此造成激发的二次电子数不同;再由于入射方向的不同,二次电子向空间散射的角度和方向也不同,因此在样品凸出部分和面向检测器方向的二次电子就多些,而样品凹处和背向检测器方向的二次电子就少一些;总之,样品的高低、形状、位置、方向等这些与表面形貌密切相关的性质,变成了不同强度的二次电子信息. 电子束逐点扫描产生不同数量的二次电子,依次在荧光屏上显示出亮暗不同的点,也就是相应的象素. 再由这些象素组成了完整的二次电子图像.
1 　荷电效应
当入射电子作用于样品时,从样品上会发出二次电子,其发射率会随入射电子的加速电压而变化. 图A 是表示二次电子发射率随入射电子的加速电压变化的曲线,图中横轴V0 表示入射电子的加速电压,纵轴σ表示二次电子发射数与入射电子数之比,即σ=二次电子发射数P入射电子数. 从图1 中可见,只有在V₀ = V₀₁和V₀ = V₀₂时,σ等于1 ,即入射电子数与二次发射电子数相等,此时样品既不增加电子也没有失掉电子,样品不带电. 除此两点外,样品会因吸收或失掉电子而带电. 如果样品不导电(生物样品一般不导电) ,此时样品会因吸收电子而带负电,就会产生一个静电场干扰入射电子束和二次电子发射,这些会对图像产生严重影响- 此称荷电效应. 它会对图像产生一系列的影响: ①异常反差. 由于荷电效应,二次电子发射受到不规则影响,造成图像一部分异常亮,另一部分变暗. ②图像畸形. 由于静电场作用使电子束被不规则地偏转,结果造成图像
地畸变或出现阶段差. ③图像漂移. 由于静电场作用使电子束不规则偏移引起图像的漂移. ④亮点与亮线. 带电样品常常发生不规则放电,结果图像中出现不规则的亮点和亮线.通过长期、大量的实验,我们发现减少荷电效应的方法: ①导电法. 用金属镀膜、导电染色等方法使样品本身导电,使吸收电子通过样品台流向“地”,从而消除荷电效应. 生物样品几乎都采用这种方法,但不是能完全消除. ②降低电压法. 把加速电压降低,使V₀ = V₀₂ ,λ= 1 ,入射电子数与二次电子发射数相等,就不产生电荷积累,消除荷电效应. 通常使用加速电压为1～5 kV. 但因此会使分辨率下降. ③快速观测法. 以尽快的速度观测和拍摄,使荷电效应影响不大时结束. 一旦出现较明显的荷电效应只能改变观察区域或更换样品. 另外,应尽可能使用低倍观察. 因为倍数越大,扫描范围越小,荷电越迅速,影响越大.图2a 所示为一生物样品由于荷电效应所产生的图像畸形与亮线,可以很明显的看出图像中、下部分发生明显移位畸形并散在分布数条亮线;图2b 所示为在经过金属镀膜、加速电压由15 kV 降为10 kV 后同一观察部位图像. 图像畸形与亮线已全部消除.

图2 　样品荷电效应

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