掃描電鏡光闌的應(yīng)用

　　掃描電鏡(SEM)是介于透射電鏡和光學(xué)顯微鏡之間的一種微觀形貌觀察手段，可直接利用樣品表面材料的物質(zhì)性能進(jìn)行微觀成像。

掃描電鏡光闌簡介

　　光闌是光學(xué)成像系統(tǒng)關(guān)機(jī)零件，在相機(jī)和顯微鏡中普遍使用，一般稱作光圈。如果對(duì)光圈的概念不了解，說明對(duì)光學(xué)成像儀器裝置還沒入門。光闌必須在多級(jí)透鏡組的軸線上，光闌ZX務(wù)必與透鏡軸心保持機(jī)械同心。掃描電鏡的電子透鏡系統(tǒng)也必須使用光闌，并且光闌孔的尺寸可調(diào)。

　　掃描電鏡光闌的作用：

　　1、過濾電子束中的遠(yuǎn)軸電子，減小電子透鏡球差影響。

　　2、改變孔徑角度，從而調(diào)節(jié)圖像景深，并且減小電子透鏡色差影響。

　　掃描電鏡光闌是消耗品：

　　一般光學(xué)儀器光闌設(shè)計(jì)是性的，即使是活動(dòng)光闌，其壽命也是和機(jī)器終身壽命一致的。掃描電鏡光闌不同，光闌材料采用鉑金或者鉬金，由于電子束具有很高能量，具有破壞力，并且光闌污染后需要高溫灼燒(500-800℃)，尤其高溫灼燒，對(duì)光闌的損傷是Zda的。對(duì)因此光闌的壽命相對(duì)于掃描電鏡壽命顯得非常短。一般正常使用壽命為一年。

掃描電鏡光闌的類別

　　1、柵極光闌：電子槍偏壓主要加在柵極帽上，而且柵極光闌尺寸和形狀對(duì)于電子源的尺寸形狀乃至亮度都有影響。因?yàn)殒u燈絲電子槍燈絲溫度一般為2000℃以上，而且距離柵極光闌高度不超過150微米，所以柵極光闌采用耐高溫的鉭材料制成孔徑為500μm的ZX對(duì)稱的圓形。由于偏壓的存在，高能電子束不接觸光闌。一般清洗只需要用氨水和酒精，氧化鎢沉積污染。柵極光闌對(duì)中一般采用機(jī)械對(duì)中，即電子槍乃至高壓電纜整體移動(dòng)。

　　2、陽極光闌和聚光鏡光闌：從電子源發(fā)射的電子束，幾乎都可以通過陽極光闌，進(jìn)入電磁聚光鏡，電子束經(jīng)過聚光鏡聚光后，通過聚光鏡光闌，進(jìn)入物鏡。陽極光闌在正常情況下，受到的電子轟擊一般不是很嚴(yán)重因此壽命較長;聚光鏡因?yàn)槭菑?qiáng)激勵(lì)，焦距很短，因此轟擊在聚光鏡光闌上的電流密度較小壽命也較長。這兩個(gè)光闌孔設(shè)計(jì)為300μm。能夠很好滿足電子光學(xué)高分辨需要。

　　光闌對(duì)中：通常這兩個(gè)光闌安裝在一個(gè)真空密封襯管的兩端，通過零件的機(jī)械精度進(jìn)行定位。

　　3、物鏡光闌：末級(jí)光闌和工作距離共同決定作用在樣品上的孔徑角，大多數(shù)掃描電鏡的物鏡光闌，設(shè)置多個(gè)孔徑，在鏡筒外通過光闌桿可以調(diào)節(jié)。大多在光闌桿上排列安裝3-4個(gè)光闌，孔徑多為200μm，150μm、100μm、50μm。

　　光闌越小，孔徑角度越小，景深越大。光闌越小，降低了透鏡像差的影響，Z小電子束斑尺寸越小。光闌越小，Z終束斑電流越小。與電子束高斯斑直徑無關(guān)。

　　物鏡光闌對(duì)中：①手動(dòng)對(duì)中：所有操作均為手動(dòng);②搖擺對(duì)中：物鏡聚焦采用搖擺器自動(dòng)在一定小范圍內(nèi)，反復(fù)連續(xù)改變焦距。

　　掃描電鏡所有光闌的對(duì)中目的都是避免軸外電子聚焦形成不良電子斑，尤其物鏡光闌，如合軸不良，將會(huì)產(chǎn)生巨大象散，以及受到更大像差的影響。很大程度降低掃描電鏡的分辨率。如果光闌孔變得不圓，那么相當(dāng)于軸外電子進(jìn)入電磁透鏡聚焦，這些電子將不會(huì)和大多數(shù)電子一樣聚焦在高斯平面，如果經(jīng)過多次清洗后的光闌，使用效果無法接受，只能更換。

掃描電鏡光闌的清洗

　　光闌是Z接近電子束和磁透鏡磁場(chǎng)的零件，而且光闌還是之電子槍室和樣品室間Z小的通道。掃描電鏡的真空中的主要污染物碳?xì)浠铮瑫?huì)沉寂在光路零件表面，形成不導(dǎo)電層，累計(jì)靜電荷，形成靜電場(chǎng)和雜散磁場(chǎng)，從而影響電磁透鏡磁場(chǎng)的ZX對(duì)稱性，增加電磁透鏡的象散，尤其物鏡光闌的污染，對(duì)性能影響Zda。電子束變?yōu)闄E圓，增加了Z小束斑尺寸，降低了電子光學(xué)分辨性能，在掃描作用下，過聚焦和欠聚焦時(shí)表現(xiàn)為圖像向垂直方向拉長。消象散器可以在一定范圍內(nèi)，修正光闌污染。污染造成的象散超過修正能力，需要對(duì)清除零件表面的污染。

　　掃描電鏡的耗材當(dāng)中，除了燈絲以外，光闌是Z貴的耗材。而且我們知道，影響光闌壽命的Z主要原因是灼燒，以及在灼燒過程中由于操作失誤造成的損壞。因此為了更好的維護(hù)掃描電鏡，盡可能的減少掃描電鏡真空污染，是日常工作中要非常注意的事情。同時(shí)，在選購掃描電鏡時(shí)，選擇渦輪分子泵真空系統(tǒng)，也是一種明智選擇。