臺式掃描電鏡的分辨率能達(dá)到什么級別?

 

從電子槍的核心配置來看，臺式掃描電鏡主要分為鎢燈絲電子槍和場發(fā)射電子槍兩大類，二者的分辨率表現(xiàn)差異明顯：

 

鎢燈絲臺式掃描電鏡這是臺式掃描電鏡中最常見的類型，技術(shù)成熟且性價比高，其分辨率通常在3–5nm左右（加速電壓為15–30kV的二次電子成像模式下）。這種分辨率足以清晰觀察材料的表面形貌，比如金屬的晶粒結(jié)構(gòu)、半導(dǎo)體器件的表面缺陷、生物樣品的組織切片等常規(guī)應(yīng)用場景。不過，在低加速電壓下（比如1–5kV，用于觀察不導(dǎo)電樣品或易損傷樣品），其分辨率會有所下降，一般在10–20nm左右，主要是因為低電壓下電子束的束流和束斑尺寸難以兼顧。

 

場發(fā)射臺式掃描電鏡這類設(shè)備屬于臺式電鏡中的部分型號，采用冷場發(fā)射或熱場發(fā)射電子槍，電子束的束斑尺寸更小、亮度更高，分辨率能達(dá)到亞納米級。其中，熱場發(fā)射臺式電鏡的二次電子分辨率通常在1–2nm，冷場發(fā)射臺式電鏡的分辨率甚至可以達(dá)到0.8–1nm（加速電壓15kV以上）。這種級別的分辨率已經(jīng)可以滿足更精細(xì)的觀測需求，比如納米材料的粒徑分布、催化劑的表面活性位點、微電子元件的微納結(jié)構(gòu)等。不過，場發(fā)射臺式電鏡對工作環(huán)境的要求更高，需要更穩(wěn)定的真空條件和更嚴(yán)格的防震措施，價格也比鎢燈絲型號高出不少。

 

需要注意的是，掃描電鏡的實際分辨率還會受到樣品狀態(tài)的影響：比如樣品的導(dǎo)電性（不導(dǎo)電樣品需要噴金或噴碳處理，否則會產(chǎn)生電荷積累，模糊圖像）、樣品表面的平整度（粗糙表面會導(dǎo)致電子信號散射，降低分辨率）、以及操作人員的參數(shù)設(shè)置（如工作距離、束流大小、掃描速度等）。

 

另外，臺式掃描電鏡的分辨率標(biāo)注通常是最佳分辨率，即設(shè)備在理想條件下（高加速電壓、高真空、優(yōu)化參數(shù)、標(biāo)準(zhǔn)樣品）能達(dá)到的極限值，在實際使用中，針對不同樣品的分辨率可能會略低于標(biāo)注值。