小編又跟大家見面了，利用掃描電鏡觀察樣品時(shí)會(huì)關(guān)注分辨率、襯度、景深、形貌的真實(shí)性以及其他分析的需要等等，不同的關(guān)注點(diǎn)之間需要不同的拍攝條件，有時(shí)甚至相互矛盾。

今天主要談一談sem掃描電鏡拍攝時(shí)工作距離的選擇。

平時(shí)掃描電鏡使用者都進(jìn)行常規(guī)樣品的觀察，常規(guī)樣品不像分辨率標(biāo)準(zhǔn)樣品那么理想，樣品比較復(fù)雜，而且有時(shí)候關(guān)注點(diǎn)并不相同。因此我們要根據(jù)樣品類型以及所關(guān)注的問題選擇合適的sem掃描電鏡條件。關(guān)注分辨率、襯度、景深、形貌的真實(shí)性、其它分析的需要等等，不同的關(guān)注點(diǎn)之間需要不同的掃描電鏡條件，有時(shí)甚至相互矛盾。因此我們要明確拍攝目的，尋找更適合的sem掃描電鏡條件，而不是貿(mào)然的追求大倍數(shù)。

掃描電鏡的工作條件包括很多，加速電壓、束流束斑、工作距離、光闌大小、明暗對(duì)比度、探測(cè)器的選擇等。本期將為大家介紹工作距離的影響。

工作距離的影響：

① 分辨率：由前面的束斑尺寸公式我們就已經(jīng)得知，不管任何sem掃描電鏡、任何電壓束流條件，都是工作距離越近，分辨率越好。不過工作距離越近，操作越危險(xiǎn)，需要操作者較為小心，避免試樣碰撞級(jí)靴。而且工作距離越近，試樣允許的傾轉(zhuǎn)角度也受到更大的限制。

② 景深：除了分辨率外，有時(shí)候景深也是掃描電鏡圖片非常重要的因素，特別是當(dāng)倍數(shù)較大時(shí)，景深會(huì)大幅度縮小，試樣稍有起伏則不能全部聚焦清楚。

景深有如下公式可以表示：

其中M為放大倍數(shù)、D為工作距離、d為電子束直徑、α為光闌孔徑。所有的sem掃描電鏡都可以從軟件中讀取當(dāng)前工作條件下的景深，如圖5-27。

從景深公式中我們可以知道，影響景深的幾個(gè)工作參數(shù)：

工作距離越大，景深越大；

加速電壓越大，電子束直徑越小，景深越大；

束流越小，電子束直徑越小，景深越大；

光闌孔徑越小，景深越大；

放大倍數(shù)越小，景深越大。

另外，掃描電鏡具有獨(dú)特的景深模式，通過中間鏡和物鏡的聚焦配合，能夠增加高倍數(shù)下的景深。此外，無磁場(chǎng)模式的景深要好于磁浸沒式。

③ 襯度與工作距離的影響

對(duì)背散射電子來說，工作距離還會(huì)引起襯度的不同。工作距離較遠(yuǎn)時(shí)，級(jí)靴下背散射電子探測(cè)器的接收立體角較小，相對(duì)接收更高角的背散射電子信號(hào)；距離較近時(shí)，立體角變大，可以接收更多的低角背散射電子信號(hào)。圖5-29，試樣是拋光的金屬鎳，測(cè)試了不同區(qū)域的灰度值，可以發(fā)現(xiàn)工作距離較近時(shí)，不同的晶粒的灰度值相差更大，通道襯度更好。

④ 物鏡模式和附件的要求

采用半磁浸沒式物鏡時(shí)，需要較近的工作距離。半浸沒式物鏡的磁場(chǎng)僅在物鏡附近，工作距離遠(yuǎn)了磁場(chǎng)不能將試樣表面包住，使得電子束不能很好的聚焦到試樣表面。因此在這種工作模式下，工作距離要小于7mm。

如果插入了級(jí)靴下背散射電子探測(cè)器，由于探測(cè)器本身具有一定的厚度，所以工作距離也不能太近，否則會(huì)撞上探測(cè)器。插入級(jí)靴下背散射探測(cè)器的情況下，工作距離要大于6mm。如果工作距離更近了，可以拔出級(jí)靴下背散射探測(cè)器，改用鏡筒內(nèi)背散射電子探測(cè)器進(jìn)行觀察。在使用減速模式或者鏡筒內(nèi)二次電子探測(cè)器時(shí)，也需要相對(duì)較小的工作距離。

sem掃描電鏡的其它附件，比如EDS/WDS，由于這些附件自帶準(zhǔn)直器，需要有特定的工作距離，不在此工作距離下，附件會(huì)因?yàn)闆]有信號(hào)而不能正常工作。