如何減少掃描電鏡樣品的輻照損傷？
日期：2025-03-10
在掃描電鏡 (SEM) 中減少樣品的輻照損傷是保持樣品結構完整性和獲得高質量圖像的關鍵。以下是一些有效的方法來減少輻照損傷：
1. 降低電子束能量
選擇合適的加速電壓: 對于敏感材料（如高分子、薄膜或生物樣品），建議使用較低的加速電壓（通常在 1-5 keV 范圍內）。
低能量電子可以減少樣品表層的充電效應和損傷，同時提高表面信息的分辨率。
2. 降低電子束電流 (Probe Current)
減少束流強度: 通過降低電子束電流（如使用低探針電流模式），可以減少單位時間內的電子劑量，進而降低樣品的輻照損傷。
適當調整 Spot Size（束斑大?。┮云胶獬上褓|量和樣品損傷。
3. 縮短曝光時間
快速掃描模式: 使用快速掃描（Fast Scan）模式減少單點的電子束駐留時間。
或者分階段、多次低劑量掃描，之后進行圖像疊加處理，以提高信噪比而非一次性長時間曝光。
4. 使用低真空或環境模式
低真空 (Low Vacuum / VP-SEM) 模式: 在低真空條件下，樣品表面氣體的存在可以中和充電效應，并減少電子束對樣品的直接輻照損傷。
環境掃描電鏡 (ESEM): 適合含水或生物樣品，能有效減少充電效應和輻照損傷。
5. 冷凍技術 (Cryo-SEM)
低溫樣品處理: 冷凍樣品可以減少輻照導致的加熱效應和脫氣。
適合高分子和生物樣品，避免形變、脫水和表面結構破壞。
6. 選擇適合的檢測模式
二次電子 (SE) vs. 反射電子 (BSE): 二次電子 (SE): 適合低加速電壓，表面信息豐富，能量低，損傷小。
反射電子 (BSE): 能量高，穿透深，適合內部信息，但損傷相對較大。
建議更多使用 SE 模式，尤其是對于表面敏感的樣品。
7. 金屬鍍膜處理
導電鍍膜 (如 Au, Pt, C): 在樣品表面進行超薄導電鍍膜可減少充電效應，同時分散電子束能量，降低輻照損傷。
通常，鍍膜厚度控制在 5-10 nm，以避免影響細微結構的觀測。
8. 減少充電效應
使用導電膠或導電漆: 對于非導電樣品，使用導電膠固定或噴涂導電漆可有效減少充電效應引起的損傷。
接地處理: 保證樣品與臺面之間的良好接地，以減少電荷積累。
9. 優化工作距離 (Working Distance)
適當增加工作距離: 增加工作距離可以減少電子束的入射角和能量密度，降低輻照損傷。
但要注意與分辨率之間的平衡。
10. 采用低劑量成像策略
Spot Mode 或 Probe Current Modulation: 采用劑量控制技術，減少敏感區域的輻照時間或劑量。
區塊掃描 (Patch Scanning): 分塊掃描并逐一合成圖像，減少連續曝光的熱積累效應。
11. 后期處理與圖像疊加
圖像疊加 (Frame Integration): 采用多次低劑量掃描，疊加圖像以提高信噪比，避免一次性高劑量掃描。
降噪處理 (Denoising): 使用軟件算法進行降噪，減少因低劑量成像產生的噪點。
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作者：澤攸科技