束流強(qiáng)度對(duì)掃描電鏡成像質(zhì)量的影響

通過(guò)之前的 “如何通過(guò)選擇加速電壓來(lái)提高掃描電鏡的圖像質(zhì)量” 與 “樣品導(dǎo)電性對(duì)掃描電鏡成像的影響” 這兩篇文章，大家都了解了加速電壓與樣品導(dǎo)電性對(duì)圖像的成像質(zhì)量有非常大的影響。

其實(shí)，除了加速電壓與樣品的導(dǎo)電性，電鏡的束流強(qiáng)度、圖像亮度對(duì)比度、圖像像散等都會(huì)影響掃描電鏡圖像的成像質(zhì)量。今天，這篇文章將圍繞如何選擇束流強(qiáng)度，提高樣品的成像質(zhì)量。

掃描電鏡的發(fā)射束流強(qiáng)度對(duì)圖像的信噪比和分辨率（resolution）有著決定性的影響。大束流可以提高圖像的信噪比，但是分辨率較低。小束流則正好相反，具有較高的分辨率，但信噪比較差。

在這里，小編需要給大家簡(jiǎn)單科普一下分辨率與信噪比的含義，有利于大家理解后面的內(nèi)容：

分辨率是掃描電鏡主要性能指標(biāo)，對(duì)成像而言，指能分辨兩點(diǎn)之間的最小距離（如圖 1 所示）。通常來(lái)說(shuō)，分辨率越高，樣品的邊緣會(huì)越鋒利。

圖1  分辨率定義（兩點(diǎn)間距圖）

對(duì)于信噪比，是指一個(gè)電子設(shè)備或者電子系統(tǒng)中信號(hào)與噪聲的比例。如圖 2 (a) 所示，圖像出現(xiàn)許多雪花點(diǎn)，說(shuō)明圖像的信噪比較差，當(dāng)信噪比較差時(shí)，聚焦會(huì)非常困難，很難獲取高質(zhì)量圖片。

圖 2  信噪比對(duì)比

飛納電鏡束流強(qiáng)度默認(rèn)有 Low 或 Charge Red（低束流）、Image（標(biāo)準(zhǔn)束流）、Point（能譜點(diǎn)掃）、Map（能譜線面掃）四檔可選。

通過(guò)與用戶交流，發(fā)現(xiàn)許多用戶通常使用 10kV 與 Image（標(biāo)準(zhǔn)束流），當(dāng)圖像信噪比較差時(shí)（雪花噪點(diǎn)比較多），會(huì)通過(guò)增大加速電壓（15kV）與束流強(qiáng)度（Point、Map）去提高圖像的信噪比。

對(duì)于低束流（Low），很少有用戶去使用它，但對(duì)于經(jīng)常拍攝高倍率圖像的用戶而言，低束流（Low）的重要性不言而喻。

現(xiàn)在，通過(guò)幾組圖片，讓大家更好地理解低束流對(duì)于高倍率圖像的重要性。  

1. 樣品為金顆粒，放大倍數(shù) 150000X

掃描電鏡數(shù)：加速電壓為 15kV，束流強(qiáng)度分別為L(zhǎng)ow（左）、Image（右）

2. 樣品為硬質(zhì)合金，放大倍數(shù)為 10000X

掃描電鏡參數(shù)：加速電壓為 15kV，束流強(qiáng)度分別為 Charge Red（左）、Image（右）

3. 樣品為礦石材料，放大倍數(shù)為 40000X

掃描電鏡參數(shù)：加速電壓為15kV，束流強(qiáng)度分別為L(zhǎng)ow（左）、Image（右）

4. 樣品為電極材料，放大倍數(shù)為 80000X

掃描電鏡參數(shù)：加速電壓為 10kV，束流強(qiáng)度分別為 Low（左）、Image（右）

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5. 樣品為無(wú)機(jī)材料，放大倍數(shù)為 50000X

掃描電鏡參數(shù)：加速電壓為 15kV，束流強(qiáng)度分別為L(zhǎng)ow（左）、Image（右）

通過(guò)上述幾組圖片，可以幫助大家更好地理解束流強(qiáng)度對(duì)掃描電鏡成像質(zhì)量的影響。

在使用低束流時(shí)，圖像的分辨率更高，成像質(zhì)量更好。但是如果樣品的導(dǎo)電性一般，信號(hào)弱，過(guò)低的束流強(qiáng)度會(huì)導(dǎo)致圖像聚焦、消像散非常困難和噪音信號(hào)太大等問(wèn)題，從而影響圖像質(zhì)量。為了兼顧分辨率與信噪比這種相互矛盾的關(guān)系，選擇適中的束流強(qiáng)度是十分重要的。

總結(jié)

1. 當(dāng)選用低束流（Low 或 Charge Red）拍攝高倍率掃描電鏡圖像時(shí)，選擇最高加速電壓；

2. 當(dāng)選用低束流（Low 或 Charge Red）拍攝高倍率圖像時(shí)，發(fā)現(xiàn)圖像信噪比較差（圖像雪花點(diǎn)較多），無(wú)法正常聚焦等操作，可以嘗試逐漸增大束流強(qiáng)度（Image Point）。