掃描電鏡中的光束掃描與機械掃描有何不同？
日期：2024-11-07
在掃描電鏡（SEM）中，光束掃描和機械掃描是兩種用于掃描樣品并生成圖像的不同方式。它們各自有不同的工作原理和應用場景。
1. 光束掃描 (Beam Scanning)
光束掃描是現代掃描電鏡中常用的掃描方式，它通過控制電子束的運動來實現對樣品的掃描。
原理：
在光束掃描中，電子束本身是由掃描系統控制的。電子束在樣品表面按一定的模式（通常是像素掃描的方式）掃描，通過改變電子束的方向來逐步覆蓋整個樣品。
掃描電子束的速度、掃描區域的大小以及掃描模式（例如線掃描、點掃描等）都可以調節。通過電子束與樣品表面的相互作用（如二次電子、背散射電子、X射線等），掃描得到的數據用于生成圖像。
特點：
高分辨率：由于電子束直接作用于樣品表面，光束掃描可以獲得非常高的分辨率（納米級別），因此通常用于表面形貌的觀察。
快速掃描：在大多數現代 SEM 中，電子束掃描是非常快速的，能夠在較短的時間內完成大范圍的樣品掃描。
靈活性高：掃描區域的尺寸和掃描的速度都可以靈活調節。
優點：
無需移動樣品，掃描過程主要通過調整電子束位置來完成，因此可以更快地獲得圖像。
可以通過調整加速電壓、掃描速率等參數來優化圖像質量。
可以在微米到納米尺度上進行非常高精度的觀察。
缺點：
依賴于電子束與樣品的相互作用，可能會受到樣品表面電荷積累等因素的影響。
光束掃描的結果受樣品材質、形態和電學特性的影響較大。
2. 機械掃描 (Mechanical Scanning)
機械掃描方式則是通過移動樣品來實現掃描。也就是說，掃描是通過精確控制樣品臺的運動來完成的，而不是通過控制電子束的運動。
原理：
在機械掃描中，樣品臺被控制在掃描過程中沿著 X、Y 方向移動，逐步掃描樣品表面。
在每次移動后，電子束仍然是固定的，只是通過樣品臺的運動來改變掃描位置。
這種方法通常需要機械驅動系統，控制樣品臺沿不同的方向精確移動。
特點：
較低的分辨率：由于是通過樣品臺的運動來改變掃描位置，機械掃描的分辨率通常不如光束掃描高，但在較大范圍的掃描中仍然適用。
較慢的掃描速度：相比光束掃描，機械掃描通常較慢，因為它依賴于樣品臺的物理運動，而不僅僅是電子束的快速掃描。
適合較大區域掃描：機械掃描適用于大范圍的樣品掃描，例如較大的樣品表面或區域。
優點：
對于某些較為厚重或較大的樣品，機械掃描可能更為適用，尤其是在掃描較大的表面時。
可以結合其他技術，如 X 射線成像或其他探測器，進行聯合成像。
缺點：
掃描速度較慢，尤其是在需要進行高分辨率掃描時。
由于機械運動，可能會受到機械誤差或震動的影響，導致圖像質量下降。
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作者：澤攸科技