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1、2005年6月湛江师范学院学报Jun1,2005第26卷第3期JOURNALOFZHANJIANGNORMALCOLLEGEVol126No13常见扫描电子显微镜图像的缺陷和解决方法唐晓山,屈菊兰(湛江师范学院电镜室,广东湛江524048)摘要:在论述了荷电效应、损伤、边缘效应这三种常见的扫描电子显微镜图像缺陷的基础上,分析了其产生的原因及解决方法,并展示了其结果.关键词:扫描电子显微镜;荷电效应;损伤;边缘效应中图分类号:Q336文献标识码:A文章编号:1006-4702(2005)03-0123-
2、03扫描电子显微镜最基本的成像功能是二次电子成像.它主要反映样品表面的立体形貌.由于样品的高低参差、凹凸不平,电子束照射到样品上,不同点的作用角不同,因此造成激发的二次电子数不同;再由于入射方向的不同,二次电子向空间散射的角度和方向也不同,因此在样品凸出部分和面向检测器方向的二次电子就多些,而样品凹处和背向检测器方向的二次电子就少一些;总之,样品的高低、形状、位置、方向等这些与表面形貌密切相关的性质,变成了不同强度的二次电子信息.电子束逐点扫描产生不同数量的二次电子,依次在荧光屏上显示出亮暗不同的点,
3、也就是相应的象素.再由这些象素组成了完整的二次电子图像.1荷电效应当入射电子作用于样品时,从样品上会发出二次电子,其发射率会随入射电子的加速电压而变化.图A是表示二次电子发射率随入射电子的加速电压变化的曲线,图中横轴V0表示入射电子的加速电压,纵轴R表示二次电子发射数与入射电子数之比,即R=二次电子发射数P入射电子数.从图1中可见,只有在V0=V01和V0=V02时,R等于1,即入射电子数与二次发射电子数相等,此时样品既不增加电子也没有失掉电子,样品不带电.除此两点外,样品会因吸收或失掉电子而带电.如
4、果样品不导电(生物样品一般不导图1二次电子发射随加速电压变化曲线电),此时样品会因吸收电子而带负电,就会产生一个静电场干扰入射电子束和二次电子发射,这些会对图像产生严重影响-此称荷电效应.它会对图像产生一系列的影响:¹异常反差.由于荷电效应,二次电子发射受到不规则影响,造成图像一部收稿日期:2005-03-13作者简介:唐晓山(1977)),男,湖北武汉人,湛江师范学院助理实验师,从事电镜技术及其在医学中的应用研究.124湛江师范学院学报(自然科学)第26卷分异常亮,另一部分变暗.º图像畸形.由于静电
5、场作用使电子束被不规则地偏转,结果造成图像地畸变或出现阶段差.»图像漂移.由于静电场作用使电子束不规则偏移引起图像的漂移.¼亮点与亮线.带电样品常常发生不规则放电,结果图像中出现不规则的亮点和亮线.通过长期、大量的实验,我们发现减少荷电效应的方法:¹导电法.用金属镀膜、导电染色等方法使样品本身导电,使吸收电子通过样品台流向/地0,从而消除荷电效应.生物样品几乎都采用这种方法,但不是能完全消除.º降低电压法.把加速电压降低,使V0=V02,K=1,入射电子数与二次电子发射数相等,就不产生电荷积累,消除荷
6、电效应.通常使用加速电压为1~5kV.但因此会使分辨率下降.»快速观测法.以尽快的速度观测和拍摄,使荷电效应影响不大时结束.一旦出现较明显的荷电效应只能改变观察区域或更换样品.另外,应尽可能使用低倍观察.因为倍数越大,扫描范围越小,荷电越迅速,影响越大.图2a所示为一生物样品由于荷电效应所产生的图像畸形与亮线,可以很明显的看出图像中、下部分发生明显移位畸形并散在分布数条亮线;图2b所示为在经过金属镀膜、加速电压由15kV降为10kV后同一观察部位图像.图像畸形与亮线已全部消除.图2样品荷电效应2损伤扫
7、描电子显微镜观测时,样品可能受到的损伤有(1)真空损伤.生物样品从大气中放入真空中时,就会产生真空损伤,主要是由于样品干燥引起的.(2)电子束损伤电子束的能量引起照射点的局部加热、化学结合的破坏等,造成样品的破裂或局部漂移.减少损伤常用方法有(1)临界点干燥法.此法能快速干燥样品,减少样品收缩变形.(2)降低加速电压及较小电子束流.(3)加厚喷镀金属膜.图3所示为沙虫卵细胞膜在加速电压为15kV,电流在110mA时,由于电子束的能量引起照射点的局部加热导致细胞膜表面膨胀破坏,可见图像中部一巨大隆起;图
8、4则为将加速电压由15kV降为10kV,电流降为60mA,减少同一部位观测时间后,卵细胞膜真实的表面形态.图3样品局部受热导致膨胀图4样品图像原貌第3期唐晓山等:常见扫描电子显微镜图像的缺陷和解决方法1253边缘效应样品表面凹凸变化大的边缘区域,二次电子散射区域与样品表面接近的面积增大,结果使边缘区域二次电子发射异常地增加.在图像中这些区域特别亮,造成不自然地反差,称为/边缘效应0.这虽然并非由于操作引起地图像缺陷,但可通过适当地操作尽量减少.主要方法是
