掃描電鏡的限度

掃描電鏡的限度

對低電壓操作的優點人們早已認識，但在常規掃描電鏡上選用小於3kV的加速電壓觀察樣品，圖像分辨率低，質量下降。其中主要限度是空間電荷效應、電子光學係統像差和雜散磁場的影響。

(1)空間電荷效應

空間電荷效應是指電子槍陰極附近的電子相互作用。在髪叉式三級電子槍中，空間電荷密布於陰極與柵極之間，並於陰極前產生一個勢壘。電子槍從設計上保證在20kV～30kV範圍內工作時，陰極電子有足夠的能量克服這個勢壘發射出來，最後形成穩定的"飽和"束流。但在低電壓操作時，陰極發射的許多電子能量低，不足以越過這個勢壘而又返回陰極，這個空間電荷效應導致電子槍亮度顯若下降，因此不能提供足夠的束流成體，限製了聚焦電子束尺寸不能太小，致使圖像暗，分辨率不高。

(2)電子光學係統差

低電壓操作，當加速電壓E.〈5kV時，必須考慮電磁透鏡色差的影響。從色差公式dc-(△E/Eo)C.a可知，假定色差係數C.和孔徑半角a不變，電子束能量的分散量△E為常規值3ev,這樣計算出的dc在2kV時要比在30kV時大15倍，而且空間電荷效應還會導致△E顯增加。此時，色差對聚焦電子束斑最終尺寸的影響不容忽視，有時比球差影響還嚴重，直接造成圖緣分辨率下降。