電鏡學(xué)堂丨掃描電子顯微鏡的結(jié)構(gòu)(一) - 電子光學(xué)系統(tǒng)

§3. 光闌

一般聚光鏡和物鏡之間都有光闌，其作用是擋掉大散射角的雜散電子，避免軸外電子對(duì)焦形成不良的電子束斑，使得通過(guò)的電子都滿(mǎn)足旁軸條件，從而提高電子束的質(zhì)量，使入射到試樣上的電子束直徑盡可能小。電鏡中的光闌和很多光學(xué)器件里面的孔徑光闌或者狹縫非常類(lèi)似。

光闌一般大小在幾十微米左右，并根據(jù)不同的需要選擇不同大小的光闌。有的型號(hào)的SEM是通過(guò)改變光闌的孔徑來(lái)改變束流和束斑大小。一般物鏡光闌都是卡在一個(gè)物理支架上，如圖3-13。

圖3-13 物理光闌的支架

在電鏡的維護(hù)中光闌的狀況十分重要。如果光闌合軸不佳，那將會(huì)產(chǎn)生巨大的像散，引入額外的像差，導(dǎo)致分辨率的降低。更有甚者，圖像都無(wú)法完全消除像散。另外光闌偏離也會(huì)導(dǎo)致電子束不能通過(guò)光闌或者部分通過(guò)光闌，從而使得電子束完全沒(méi)有信號(hào)，或者信號(hào)大幅度降低，有時(shí)候通過(guò)的束斑也不能保持對(duì)稱(chēng)的圓形，如圖3-14，從而使得電鏡圖像質(zhì)量迅速下降。

還有，物鏡光闌使用時(shí)間長(zhǎng)了還會(huì)吸附其它物質(zhì)從而受到污染，光闌孔不再完美對(duì)稱(chēng)，從而也會(huì)引起額外的像差，信號(hào)的衰弱和圖像質(zhì)量的降低。

圖3-14 光闌偏離后遮擋電子束

因此，光闌的清潔和良好的合軸，對(duì)掃描電鏡的圖像質(zhì)量來(lái)說(shuō)至關(guān)重要。光闌的對(duì)中調(diào)節(jié)目前有手動(dòng)旋擰和電動(dòng)馬達(dá)調(diào)節(jié)兩種方式。

TESCAN在電鏡的設(shè)計(jì)上比較有前瞻性，所有型號(hào)的電鏡都采用了中間鏡技術(shù)，利用電磁線(xiàn)圈代替了傳統(tǒng)的物鏡光闌。中間鏡是電磁線(xiàn)圈，可以受到軟件的自動(dòng)控制，并且連續(xù)可調(diào)，所以TESCAN的中間鏡相當(dāng)于是一個(gè)孔徑可以連續(xù)可變的無(wú)極孔徑光闌，而且能實(shí)現(xiàn)很多自動(dòng)功能。

§4. 掃描系統(tǒng)

① 掃描系統(tǒng)

掃描系統(tǒng)是掃描電鏡中必不可少的部件，作用是使電子束偏轉(zhuǎn)，使其在試樣表面進(jìn)行有規(guī)律的掃描，如圖3-15。