扫描电镜的限度

扫描电镜的限度

对低电压操作的优点人们早已认识，但在常规扫描电镜上选用小于3kV的加速电压观察样品，图像分辨率低，质量下降。其中主要限度是空间电荷效应、电子光学系统像差和杂散磁场的影响。

(1)空间电荷效应

空间电荷效应是指电子枪阴极附近的电子相互作用。在髪叉式三级电子枪中，空间电荷密布于阴极与栅极之间，并于阴极前产生一个势垒。电子枪从设计上保证在20kV～30kV范围内工作时，阴极电子有足够的能量克服这个势垒发射出来，最后形成稳定的"饱和"束流。但在低电压操作时，阴极发射的许多电子能量低，不足以越过这个势垒而又返回阴极，这个空间电荷效应导致电子枪亮度显若下降，因此不能提供足够的束流成体，限制了聚焦电子束尺寸不能太小，致使图像暗，分辨率不高。

(2)电子光学系统差

低电压操作，当加速电压E.〈5kV时，必须考虑电磁透镜色差的影响。从色差公式dc-(△E/Eo)C.a可知，假定色差系数C.和孔径半角a不变，电子束能量的分散量△E为常规值3ev,这样计算出的dc在2kV时要比在30kV时大15倍，而且空间电荷效应还会导致△E显增加。此时，色差对聚焦电子束斑最终尺寸的影响不容忽视，有时比球差影响还严重，直接造成图缘分辨率下降。