束流强度对扫描电镜成像质量的影响

通过之前的 “如何通过选择加速电压来提高扫描电镜的图像质量” 与 “样品导电性对扫描电镜成像的影响” 这两篇文章，大家都了解了加速电压与样品导电性对图像的成像质量有非常大的影响。

其实，除了加速电压与样品的导电性，电镜的束流强度、图像亮度对比度、图像像散等都会影响扫描电镜图像的成像质量。今天，这篇文章将围绕如何选择束流强度，提高样品的成像质量。

扫描电镜的发射束流强度对图像的信噪比和分辨率（resolution）有着决定性的影响。大束流可以提高图像的信噪比，但是分辨率较低。小束流则正好相反，具有较高的分辨率，但信噪比较差。

在这里，小编需要给大家简单科普一下分辨率与信噪比的含义，有利于大家理解后面的内容：

分辨率是扫描电镜主要性能指标，对成像而言，指能分辨两点之间的最小距离（如图 1 所示）。通常来说，分辨率越高，样品的边缘会越锋利。

图1  分辨率定义（两点间距图）

对于信噪比，是指一个电子设备或者电子系统中信号与噪声的比例。如图 2 (a) 所示，图像出现许多雪花点，说明图像的信噪比较差，当信噪比较差时，聚焦会非常困难，很难获取高质量图片。

图 2  信噪比对比

飞纳电镜束流强度默认有 Low 或 Charge Red（低束流）、Image（标准束流）、Point（能谱点扫）、Map（能谱线面扫）四档可选。

通过与用户交流，发现许多用户通常使用 10kV 与 Image（标准束流），当图像信噪比较差时（雪花噪点比较多），会通过增大加速电压（15kV）与束流强度（Point、Map）去提高图像的信噪比。

对于低束流（Low），很少有用户去使用它，但对于经常拍摄高倍率图像的用户而言，低束流（Low）的重要性不言而喻。

现在，通过几组图片，让大家更好地理解低束流对于高倍率图像的重要性。  

1. 样品为金颗粒，放大倍数 150000X

扫描电镜数：加速电压为 15kV，束流强度分别为Low（左）、Image（右）

2. 样品为硬质合金，放大倍数为 10000X

扫描电镜参数：加速电压为 15kV，束流强度分别为 Charge Red（左）、Image（右）

3. 样品为矿石材料，放大倍数为 40000X

扫描电镜参数：加速电压为15kV，束流强度分别为Low（左）、Image（右）

4. 样品为电极材料，放大倍数为 80000X

扫描电镜参数：加速电压为 10kV，束流强度分别为 Low（左）、Image（右）

 ​  

5. 样品为无机材料，放大倍数为 50000X

扫描电镜参数：加速电压为 15kV，束流强度分别为Low（左）、Image（右）

通过上述几组图片，可以帮助大家更好地理解束流强度对扫描电镜成像质量的影响。

在使用低束流时，图像的分辨率更高，成像质量更好。但是如果样品的导电性一般，信号弱，过低的束流强度会导致图像聚焦、消像散非常困难和噪音信号太大等问题，从而影响图像质量。为了兼顾分辨率与信噪比这种相互矛盾的关系，选择适中的束流强度是十分重要的。

总结

1. 当选用低束流（Low 或 Charge Red）拍摄高倍率扫描电镜图像时，选择最高加速电压；

2. 当选用低束流（Low 或 Charge Red）拍摄高倍率图像时，发现图像信噪比较差（图像雪花点较多），无法正常聚焦等操作，可以尝试逐渐增大束流强度（Image Point）。