掃描電鏡激發(fā)樣品的物理信號（二次電子、背散射電子、特征 X 射線等）主要取決于入射電子束的加速電壓，當(dāng)高能量的電子束入射到同一樣品時(shí)，入射電子束與試樣相互作用區(qū)范圍的大小隨加速電壓的升高而增大；在同一加速電壓下，相互作用區(qū)隨樣品的原子系數(shù)增大而減小。電子束的激發(fā)深度與加速電壓和樣品原子系數(shù)的關(guān)系如圖 1 所示。
圖1 電子束激發(fā)深度與加速電壓和原子系數(shù)關(guān)系示意圖
在實(shí)際操作過程中要采集到一幅好照片，除了要有好的儀器設(shè)備之外，選擇合適的加速電壓值也是很重要的一步。選擇高、低不同的加速電壓各有不同的優(yōu)缺點(diǎn)，通常應(yīng)根據(jù)所測的樣品類型和分析目的進(jìn)行考慮，一般來說，金屬樣品一般需要選擇較高的加速電壓，炭材料、有機(jī)物等由輕元素組成的樣品一般選擇較低的加速電壓。
高加速電壓的優(yōu)點(diǎn)
加速電壓越高入射電子束的波長越短，由瑞利公式可得，電子束的波長越短，得到圖像的分辨率越高，而且抗外部電磁場的干擾能力也會增強(qiáng)，不易受到試樣表層污染的影響，所以高加速電壓比較適合拍攝高倍率的圖像。如下圖所示，當(dāng)加速電壓為15 kV 時(shí)，金項(xiàng)鏈上面的油脂、污染物、缺陷等消失，表面更為平整；
5kV 15kV
高加速電壓的缺點(diǎn)
所獲得的圖像會缺少表面信息和細(xì)節(jié)，易呈現(xiàn)高反差，會明顯增大邊緣效應(yīng)，使得到的圖像比較生硬。另外，高加速電壓、大束斑也容易造成試樣的荷電和損傷，以及圖形的漂移。下圖樣品是石墨顆粒在不同加速電壓（5kV、10kV、15kV）下的掃描電鏡圖像：15kV 時(shí)的穿透是zui強(qiáng)的，形貌襯度在一定程度上損失；
5kV 10kV 15kV
低加速電壓的優(yōu)點(diǎn)
電鏡圖像的成像信息來源越趨于表面，圖像的表面細(xì)節(jié)就越顯得豐富、細(xì)膩，特別是會明顯地減少邊緣效應(yīng)，使圖像顯得更協(xié)調(diào)、柔和。另外，低加速電壓對樣品表面損傷小，不容易造成試樣的荷電和圖像的漂移。下圖為薄膜樣品在不同加速電壓（5kV、10kV）下的兩張照片。
5kV 10kV
低加速電壓的缺點(diǎn)
加速電壓越低，電子束的波長越長，圖像分辨率較低，不容易得到高分辨力的圖像，所以低加速電壓僅適合拍攝放大倍率不太高的圖像；其次信噪比較差，抗外部電磁場的干擾能力也較弱，不易得到高清晰和高分辨力的圖像。如圖所示，選用 5kV（右）拍攝 50000 倍圖像時(shí)，圖像信噪比較差，分辨率較低。
10kV 5kV
總之，在選擇加速電壓時(shí)，需要綜合考慮高/低加速電壓的優(yōu)缺點(diǎn)再做決定。選擇較低的加速電壓有可能會影響圖像的信噪比，但獲得的圖像表面信息量更多，所以在選擇加速電壓時(shí)需要根據(jù)試樣的具體情況和現(xiàn)場的實(shí)時(shí)需求進(jìn)行綜合考慮。
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