如何選擇掃描電鏡的掃描速度？
日期：2025-03-11
選擇掃描電鏡 (SEM) 的掃描速度時，需要在圖像質量、分辨率、信噪比和樣品損傷之間進行權衡。以下是詳細的選擇策略和考慮因素：
1. 掃描速度的定義與常用檔位
掃描速度 (Scan Speed): 指電子束在樣品表面移動的速度，通常以幀率 (Frames per Second, FPS) 或 像素駐留時間 (Dwell Time, μs/px) 表示。 高速掃描: 短駐留時間 (如 1-10 μs/px)
中速掃描: 中等駐留時間 (如 10-50 μs/px)
低速掃描: 長駐留時間 (如 50-200 μs/px)
2. 選擇掃描速度的關鍵因素
2.1 樣品類型
導電樣品 (如金屬、部分半導體) : 中速至高速掃描。
原因: 導電樣品不易充電，信噪比較高，適合快速掃描節省時間。
非導電樣品 (如陶瓷、聚合物、生物材料) : 低速掃描。
原因: 長駐留時間有助于提高信噪比，但需注意充電效應。
處理措施: 低真空模式、鍍金/碳膜、涂導電漆。
2.2 分辨率需求
高分辨率成像 (如納米尺度細節) : 低速掃描（駐留時間 > 50 μs/px）。
原因: 增加信號累積，提高圖像細節與對比度。
常規分辨率成像 (如微米尺度觀察) : 中速掃描（10-50 μs/px）。
原因: 兼顧細節與效率。
2.3 信噪比 (Signal-to-Noise Ratio, SNR)
高信噪比要求 (如微弱信號樣品) : 低速掃描，甚至考慮幀疊加 (Frame Integration) 方法。
原因: 延長駐留時間能減少噪聲影響。
信噪比要求一般 (如高原子序數樣品) : 中速掃描即可滿足要求。
2.4 樣品損傷與輻照效應
易受電子束損傷的樣品 (如有機物、生物樣品、薄膜): 高速掃描（1-10 μs/px）。
原因: 減少總電子劑量，避免表面燒蝕與變形。
不易損傷的樣品 (如金屬、陶瓷) : 中速或低速掃描，可根據信噪比調整。
3. 其他影響掃描速度的因素
3.1 加速電壓 (Acceleration Voltage)
高電壓 (如 15-30 keV): 中速或高速掃描。
原因: 穿透能力強，信號較強，適合快速掃描。
低電壓 (如 1-5 keV): 低速掃描。
原因: 表面敏感但信號弱，需延長駐留時間以提高信噪比。
3.2 探針電流 (Probe Current)
高電流 (如 > 1 nA): 中速掃描。
原因: 信號強，無需低速。
低電流 (如 < 100 pA): 低速掃描。
原因: 需要延長時間以積累信號。
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作者：澤攸科技