掃描電子顯微鏡如何改善圖像的信噪比
日期：2022-06-06
在掃描電子顯微鏡（SEM）中，試樣表面凹凸不平的細微起伏，呈現到顯示屏上的二次電子圖像中表現為明暗反差的不同，這是來自試樣表面各點二次電子信號的強弱差異之故。二次電子發生變化的原因主要是由于入射電子束與各微區之間傾斜角的不同來決定的。
當在小光欄和小束斑下，而放大倍率又很高時，很難得到足夠的反差，圖像上就會出現明顯的麻點、噪聲，影響圖像的信噪比。掃描電鏡圖像的這種反差的減小和噪聲的混入造成了圖像質量的下降，掃描電鏡信號變弱的情況往往是在高放大倍率下，為了得到高分辨的圖像而把電子束斑縮得太小，從而在得不到足夠大的束流密度的支持時，就會使圖像的信噪比明顯下降。
入射的電子束流中本身就含有來自電子源的發射噪聲，也就是所發射的電子數量具有漲落統計方面的變動，而且入射電子束激發出試樣中的二次電子后，二次電子受柵網吸引打到閃爍體上，使閃爍體發光產生光電轉換和在光電倍增管中進行倍增放大的這一連串過程中，這些也都是統計噪聲增.大的主要來源。它決定了所顯示圖像的信噪比（S/N），還有放大電路中的各種電子元器件自身也會帶來熱噪聲。圖 1表示了從原入射電子①到光電倍增管的輸出端⑥的這幾段行程中，產生二次電子的轉換信號②是信號量子數很少的一段，因而該段的信噪比也是很低的，這一點被稱為噪聲瓶頸。即信號水平很低之處為試樣發出的二次電子到閃爍體這一段，這種非連接的統計噪聲對實際圖像的信噪比影響大，只要該點的信噪比能滿足要求，其他點也就沒有問題。
圖1 信號傳送系統示意圖
總之，圖像上出現噪聲從原理上來講是不得已的，另外為了增強圖像的襯度，提高圖像的反差，圖像信號中的直流成分可以盡量壓低，但是這并不能從本質上改善信噪比，改善信噪比可從以下三種途徑考慮：
（1）增加從試樣上發出的信號量。要增加信號量可以盡量采用高亮度的電子槍、提高加速電壓、增.大光欄孔徑、提高 E-T 探測器的柵偏壓、試樣朝探測器傾斜或者在試樣表面蒸鍍高發射率的金屬膜等方法。
（2）降低電子線路的雜散信號。除了電子線路中元器件的熱噪聲要盡量小之外，光電倍增管是電子噪聲的主要來源。當加大光電倍增管的電壓時，電子噪聲會隨同試樣的信號一起被放大。倍增管的電壓過高或掃描速度過快也會產生明顯的噪聲，所以能選配一個靈敏度高、暗電流小、噪聲低的光電倍增管對提高圖像信噪比來說也是很重要的。
（3）增加采集照片的掃描時間。通過減慢掃描速度，讓電子束在每個掃描點上停留的時間適當增長，從而會增加該點的信息量，提高信噪比，降低圖像中的噪聲。所以，在采集圖像時往往采用慢掃描的方式就是這個道理。但采集時間也不能太長，若時間太長，電子線路的工作點可能會產生漂移，試樣也可能因表面電位的影響而產生漂移，從而容易造成掃描的點或線重復，反而會影響圖像的清晰度和分辨力。
以上就是澤攸科技小編介紹的掃描電子顯微鏡圖像的信噪比的影響因素和改善方法。秉承操作便捷、快速成像、性能穩定的設計目標，澤攸科技自主研發了ZEM15臺式掃描電鏡，更多關于掃描電鏡價格的問題請咨詢
作者：澤攸科技