為什么樣品在掃描電鏡下容易充電？如何避免？
日期：2025-04-01
在掃描電子顯微鏡（SEM）下，樣品容易發生充電效應（charging effect），主要原因是：
1. 充電效應的原因
絕緣材料：
非導電樣品（如玻璃、陶瓷、高分子材料等）在電子束照射下無法有效導走積累的電子，導致局部電荷積聚。
電子累積：
SEM 使用高能電子束掃描樣品表面，二次電子和背散射電子的排出不均勻，可能導致負電荷或正電荷積累。
環境真空度高：
SEM 運行在高真空環境中，空氣中的離子較少，難以中和或消散電荷。
樣品形貌復雜：
具有高低起伏結構的樣品（如納米材料、纖維狀樣品）可能會導致局部電荷積累，影響成像質量。
高電子束劑量：
較高的電子束加速電壓或較長的曝光時間會加劇充電效應，使圖像出現漂移、亮斑或失真。
2. 避免或減少充電效應的方法
鍍導電層：
在樣品表面鍍一層導電材料（如金、鉑、碳），形成導電路徑，避免電子積累。
適用場景：非導電材料，如高分子、陶瓷、玻璃等。
降低加速電壓：
低加速電壓（如 1–5 kV）可減少電子束穿透深度，降低電荷積聚的可能性。
適用場景：生物樣品、輕元素材料等。
使用低真空模式（環境 SEM, ESEM）：
低真空或 ESEM 允許少量氣體（如水蒸氣、氮氣）進入腔體，中和表面電荷。
適用場景：易充電的高分子材料或未鍍膜的生物樣品。
優化樣品支撐和接地：
使用導電膠（如銀漿、碳膠）或導電膠帶固定樣品，確保良好接地。
適用場景：粉末樣品、薄片樣品等。
調整電子束參數：
降低束流強度（減少電子劑量）。
增大工作距離（減少電子密度）。
選用適當的探測器（如低真空探測器）。
改變掃描方式：
動態掃描：避免在單一區域長時間停留。
區域均勻曝光：防止局部過度充電。
使用電荷補償系統（如離子束中和）：
在一些SEM 或 FIB-SEM 系統中，離子束可以用于中和電子束引起的表面電荷。
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作者：澤攸科技