近年來,，隨著科技的發(fā)展和材料尺寸的不斷縮小，掃描電鏡（SEM）已經(jīng)成為一種非常有價值的表征方法,。SEM作為一種通用的工具,，方便用戶可以對各種各樣的材料進(jìn)行多種不同類型的分析。為獲得更好的結(jié)果,，用戶應(yīng)該仔細(xì)設(shè)定SEM參數(shù),。其中一個設(shè)置是束斑直徑，即照射在樣品上的電子束直徑,。在這篇博客中,，闡述了如何在SEM中調(diào)整束斑直徑，以及如何在高分辨率成像和大束流之間實現(xiàn)平衡,，以獲得*結(jié)果,。

如何在SEM下調(diào)整束斑直徑

描述SEM中電子束性質(zhì)的四個主要參數(shù)如圖1所示:

1. 使電子在電鏡腔室中運動的加速電壓
2. 電子束的會聚角
3. 轟擊樣品的電子束流大小
4. 到達(dá)樣品表面的zui終束斑直徑。

圖1：SEM中電子束的四個主要參數(shù)：加速電壓,、會聚角,、電子束流和束斑直徑

在現(xiàn)代SEM中，用戶可以控制電子束的大小,。這主要是通過調(diào)節(jié)系統(tǒng)的會聚鏡和物鏡,，選擇不同大小的孔徑光闌來實現(xiàn)的。

電子流經(jīng)電磁透鏡（由極靴內(nèi)部的線圈組成）,，操作者可以通過調(diào)節(jié)加載在透鏡上的電流來控制電子的路徑,。此外，束斑直徑取決于加速度電壓（高加速電壓減小斑點尺寸）,，工作距離（距離越大,，束斑直徑越大），以及物鏡光闌（較小的光闌產(chǎn)生較小的束斑直徑）,。

然而,，實際上電子束斑的大小是一個控制和預(yù)測起來非常復(fù)雜的參數(shù)，因為它依賴于許多（相互關(guān)聯(lián)的）因素,。描述束斑直徑涉及到電子槍的高斯直徑,、末級光闌的衍射效應(yīng)、色差和電磁透鏡引起的球面像差,。

如果再看下圖1,，為了在樣品試樣表面上有一個較小的束斑直徑和足夠的電流，用戶只需增加電子束的會聚角,。然而,，這將增加掃描電鏡中光學(xué)元件的像差，從而拓寬光束,。因此,，要想準(zhǔn)確地進(jìn)行實驗,，必須了解不同的參數(shù)是如何影響電子束的特性，并權(quán)衡它們之間的利弊,。

高分辨率成像與大束流

影響分辨率的主要因素是束斑直徑,。為了獲得高分辨率的圖像，應(yīng)該盡可能地保持更小的束斑直徑,，以便能夠闡釋和描述樣品更小的特征,。

另一方面，對于高信噪比和高對比度分辨率,，電子束擁有足夠的束電流也是很重要的,。由于減少了束斑大小的同時也減少了束電流，用戶需要判斷和選擇他們目標(biāo)預(yù)期的設(shè)置,。

一般來說,，如果需要高倍率的圖像，那么束斑直徑的大小應(yīng)該保持zui小,。如果用戶只需要低放大率成像,，那么就建議增加束斑直徑尺寸，這樣圖像就會產(chǎn)生更多的電子信號,，看起來更清晰,。

圖2，您可以觀察到在低放大率下獲得的圖像,，但是較大的束斑直徑看起來更明亮和平滑,。然而,，隨著放大倍率的增加,，當(dāng)需要高分辨率成像時，用戶應(yīng)該切換到較小的束斑直徑,，以得到好的圖像,。

此外，更大的束斑直徑——導(dǎo)致更大的電子束電流——增加了樣品的損害,，這種現(xiàn)象應(yīng)該被考慮進(jìn)去,，尤其是在對電子束敏感的樣品進(jìn)行成像的時候。

圖2:錫球的SEM圖像a）大光斑b）小光斑,。在左邊顯示的是低放大倍率圖像,，顯示在右邊的是他們各自在高倍率放大下的圖像。在低倍率鏡下,，采用大束流（a）,。在高倍率放大圖像的情況下，使用較小的束斑直徑使用戶獲得更好的空間分辨率,。

掃描電鏡是一種神奇的工具,，有數(shù)不清的應(yīng)用,。然而，重要的一點是,，操作者必須清楚地知道自己的需求——以及束斑直徑,、電子束流和加速電壓是如何影響成像質(zhì)量的。因此,，為實驗選擇*參數(shù)是至關(guān)重要的,。