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扫描电镜技术

电子束减速技术

电子束减速技术(BDT)包括了电子束减速模式（BDM），以及在这个模式下可同步获取二次

电子和背散射电子信号的高质量的透镜内探头。在电子束减速模式下，通过加在样品台上的

负偏压使得电子束在作用到样品表面前降低能量。最低的着陆电压可以降低到50eV(在手动

控制下可以降到0eV)。电子束减速模式下减少了光路畸变，增强了电子镜筒的性能，因而

在低电压下可以获得更小的束斑直径和高分辨的图片。低电压成像可以有效减少在观察不导

电样品成像时出现的放电效应，也有利于对那些电子束敏感样品和未喷镀处理的样品的观察。

在这个模式下，可以达到对于表面形貌及成分衬度分析的极限分辨率。

工作距离指物镜极靴下表面与试样表面之间的距离（在电镜电脑屏幕上通常以WD+数字显

示）。

需要注意的是1.真实的WD是需要将电子束聚焦到样品表面之后，显示的WD才准确。（直

白翻译：Focus调清楚之后，显示的WD才是真实的）但工作距离与电子束是否聚焦无关，

即调不调清楚WD该是多少还是多少。

2.即使电镜的BSE探头在极靴下面，其工作距离仍然是极靴下表面到试样表面。而通常BSE

探头厚度2mm左右，因此实际的工作距离是电镜显示的WD-2mm左右。（电镜操作中，

如果BSE探头在极靴下，请注意调整Z高度时为其留位，否则会撞坏BSE探头）

做图像观察时，工作距离越小图像分辨率越高。目前越来越多的电镜支持用极小的工作距离
来观察nm级的样品。而对断口分析时，为了避免表面不平而导致高的尖端撞击极靴，往

往采用大工作距离。

做EDS能谱时，通常具有最佳的工作距离。使尽可能多的x-ray沿探测器轴向进入探测器，

从而获得最高计数率。低于或高于此最佳工作距离都会降低x-ray的计数甚至检测不到信号。

而如何了解自己的能谱仪的最佳工作距离呢？

1，自然是工程师安装之后会建议您在xx工作距离下做能谱。该距离通常就是本设备的最

佳值。

2如果是INCA系统，我们还可以在软件上发现该最佳距离。路径：INCA-选项-电镜控制。

点开电镜控制可以在最下面一行看到：建议的工作距离（毫米）后面的数字是多少，那就请

在此距离下做能谱，就可以使能谱在最佳效率下工作。

另外，还需要补充的是，因为多数电镜的样品室较大，允许同时放入多个样品检测。如果也

同时需要做能谱分析时，我们建议：

1将高度不同的样品垫高至几乎同高，这样做低样品时，调整到需要的工作距离后，也不需

要担心高样品会撞到极靴。

2能谱探头毕竟装在电镜一侧，做低样品时，将其水平旋转，避免高样品阻挡其信号。

柔性flash技术

冷场扫描电镜通常具有较高的分辨率，但相比热场电镜其束流相对较小，对某些大束流分析

不太有利。为了克服冷场电镜束流小的难题，日立公司研发了SU8200系列超高分辨冷场

扫描电镜。得益于日立特有的柔性flash技术，SU8200不仅保留了冷场电镜高分辨的特点，

同时将束流提高到20nA，从而实现了高分辨观察和大束流分析的兼顾。

电子束曝光系统是基于SEM上改装的扫描电镜曝光系统。所以纳米图形发生器和SEM是

可以分开购买的。图形发生器实际上就是一个电子光阑，通过开关控制扫描的位置。

图形发生器是必须用的，同时，还会多出一个束闸控制器，控制是否让电子束打下，在曝光

时，只有让图形发生器的补偿量和stage的移动同步，才能准确曝光，这就是为什么在曝光

前要校写场的目的。

电子束光刻(电子束曝光、电子束直写）广泛应用于低温电子器件、光电子器件、量子结构、

输运机制、微系统、光器件、半导体与超导体材料界面、紫外曝光模板和纳米压印模板等微

纳结构的制备中。

波谱分析和能谱分析都是用于功能型电子显微镜的元素分析。波谱分析和能谱分析均能进行

微区分析，波谱分析发展较早，但进展不大；近年来能谱分析成为微区分析的主要手段。两

种方法比较如下：

1.通常的能谱仪对入射X射线的吸收无法探测到超轻元素的特征X射线，但近年老出现的

单窗口轻元素探测器，可同波谱仪探测器一样探测范围从B（5）到U（92），甚至还可探

测Be。

2.能谱仪接受信号范围宽，需时短。

3.波谱仪的几何收集效率和量子效率均低于能谱仪。

4.能谱仪造价比波谱仪低，且操作简便。

5.能谱仪检测器的分辨率较低，谱峰重叠严重，信噪比较差。

6.能谱中存在失真，是分析误差的来源；波谱中失真较少。

7.由于能谱仪的一些问题引起分析误差，导致数据处理的复杂性；波谱仪的数据处理相对比

较简单。

8.波谱仪和能谱仪的空间分辨率基本相同。

9.波谱可精确的计算成份比例。价格相对能谱贵