3.26　电子束减速着陆方式

为了能尽量发挥高低加速电压各自的优点，特别是减少采用低加速电压分析试样时所带来的像差大、分辨力低的缺点，电镜生产厂家就研制出带有减速模式的扫描电镜。扫描电镜有了减速模式就可以在保持稍高的加速电压下能有相对高分辨力的同时，又能保持低加速电压带来的表面信息丰富和不易荷电等优点，其原理如图3.26.1所示。这种模式是在电子枪发射电子束时使用相对较高的加速电压，当被加速的电子束快要到达试样表面时突然减速的一种模式。该模式是在试样上加了一个负电位，以抵消掉一部分入射电子束的加速电位，让登录到试样的入射电子束相对电位瞬间降低，使实际到达试样的着陆电压值相对减小。

在这种模式下，通常是选择几千伏的加速电压，让电子束以稍高的能量在镜筒中加速运行，当其出了物镜极靴在即将到达试样表面之前突然受到某一相反电位的抵抗，使加速电压的相对值突然下降，让最终到达试样上入射束的实际加速电压值能降到不大于2kV的低压范围，这样既有入射前有较高加速电压时的波长较短、像差较小、分辨力较高等一系列优点，又可减少导电不良试样的荷电和热损伤等问题。例如，选择3kV的加速电压与2kV的减速电压，结果实际到达试样的登陆电压仅为1kV，图像清晰度和分辨力却能基本接近3kV加速电压时的图像质量。应用减速模式对改善低加速电压的分辨力是很明显的，如日立公司的4800型冷场发射电镜在正常的1kV加速电压下的最佳分辨力为2nm，而在减速模式下，其1kV登陆电压的最佳分辨力可达1.1nm，这样对于试样来说虽然同样都是1kV的加速电压，但分辨力却提高了45%，可见这种减速模式对低加速电压下的图像分辨力的提高还是很明显的。

对于不同型号的SEM，其样品台的减速偏压范围也不同，如FEI公司的Apreo 2 SEM电镜，其电子束减速模式具有很大的样品台偏压范围，在-4kV到+600V范围内可调，这为图像的优化提供了极大的灵活性。

减速功能的优点有：

（1）改善了低加速电压时的色差和像散，提高了图像的分辨力。

（2）超低的登陆电压便于人们观察试样浅表面的形貌，能使试样表面的细节呈现得更丰富、更细腻。

（3）观察导电不良的试样，在没有蒸镀导电膜时，可减少试样的荷电和热损伤。

应用减速模式功能时应注意：

（1）为减少像差，提高分辨力，应适当缩短工作距离，多数扫描电镜的最佳工作距离在4mm左右，若WD小于3mm易造成空间电场的击穿，若WD>5mm会影响图像的分辨力和信噪比。

（2）为保持减速空间电场的均匀，试样要尽可能薄。

（3）试样要尽可能平整、洁净，而且要水平摆放。

（4）试样要尽可能地摆放在样品座的中间位置。

（5）对厚试样或大块试样还是要求要有一定的导电性，这样减速电位才能明显地起作用。