扫描电镜光阑的应用

　　扫描电镜(SEM)是介于透射电镜和光学显微镜之间的一种微观形貌观察手段，可直接利用样品表面材料的物质性能进行微观成像。

扫描电镜光阑简介

　　光阑是光学成像系统关机零件，在相机和显微镜中普遍使用，一般称作光圈。如果对光圈的概念不了解，说明对光学成像仪器装置还没入门。光阑必须在多级透镜组的轴线上，光阑ZX务必与透镜轴心保持机械同心。扫描电镜的电子透镜系统也必须使用光阑，并且光阑孔的尺寸可调。

　　扫描电镜光阑的作用：

　　1、过滤电子束中的远轴电子，减小电子透镜球差影响。

　　2、改变孔径角度，从而调节图像景深，并且减小电子透镜色差影响。

　　扫描电镜光阑是消耗品：

　　一般光学仪器光阑设计是性的，即使是活动光阑，其寿命也是和机器终身寿命一致的。扫描电镜光阑不同，光阑材料采用铂金或者钼金，由于电子束具有很高能量，具有破坏力，并且光阑污染后需要高温灼烧(500-800℃)，尤其高温灼烧，对光阑的损伤是Zda的。对因此光阑的寿命相对于扫描电镜寿命显得非常短。一般正常使用寿命为一年。

扫描电镜光阑的类别

　　1、栅极光阑：电子枪偏压主要加在栅极帽上，而且栅极光阑尺寸和形状对于电子源的尺寸形状乃至亮度都有影响。因为钨灯丝电子枪灯丝温度一般为2000℃以上，而且距离栅极光阑高度不超过150微米，所以栅极光阑采用耐高温的钽材料制成孔径为500μm的ZX对称的圆形。由于偏压的存在，高能电子束不接触光阑。一般清洗只需要用氨水和酒精，氧化钨沉积污染。栅极光阑对中一般采用机械对中，即电子枪乃至高压电缆整体移动。

　　2、阳极光阑和聚光镜光阑：从电子源发射的电子束，几乎都可以通过阳极光阑，进入电磁聚光镜，电子束经过聚光镜聚光后，通过聚光镜光阑，进入物镜。阳极光阑在正常情况下，受到的电子轰击一般不是很严重因此寿命较长;聚光镜因为是强激励，焦距很短，因此轰击在聚光镜光阑上的电流密度较小寿命也较长。这两个光阑孔设计为300μm。能够很好满足电子光学高分辨需要。

　　光阑对中：通常这两个光阑安装在一个真空密封衬管的两端，通过零件的机械精度进行定位。

　　3、物镜光阑：末级光阑和工作距离共同决定作用在样品上的孔径角，大多数扫描电镜的物镜光阑，设置多个孔径，在镜筒外通过光阑杆可以调节。大多在光阑杆上排列安装3-4个光阑，孔径多为200μm，150μm、100μm、50μm。

　　光阑越小，孔径角度越小，景深越大。光阑越小，降低了透镜像差的影响，Z小电子束斑尺寸越小。光阑越小，Z终束斑电流越小。与电子束高斯斑直径无关。

　　物镜光阑对中：①手动对中：所有操作均为手动;②摇摆对中：物镜聚焦采用摇摆器自动在一定小范围内，反复连续改变焦距。

　　扫描电镜所有光阑的对中目的都是避免轴外电子聚焦形成不良电子斑，尤其物镜光阑，如合轴不良，将会产生巨大象散，以及受到更大像差的影响。很大程度降低扫描电镜的分辨率。如果光阑孔变得不圆，那么相当于轴外电子进入电磁透镜聚焦，这些电子将不会和大多数电子一样聚焦在高斯平面，如果经过多次清洗后的光阑，使用效果无法接受，只能更换。

扫描电镜光阑的清洗

　　光阑是Z接近电子束和磁透镜磁场的零件，而且光阑还是之电子枪室和样品室间Z小的通道。扫描电镜的真空中的主要污染物碳氢化物，会沉寂在光路零件表面，形成不导电层，累计静电荷，形成静电场和杂散磁场，从而影响电磁透镜磁场的ZX对称性，增加电磁透镜的象散，尤其物镜光阑的污染，对性能影响Zda。电子束变为椭圆，增加了Z小束斑尺寸，降低了电子光学分辨性能，在扫描作用下，过聚焦和欠聚焦时表现为图像向垂直方向拉长。消象散器可以在一定范围内，修正光阑污染。污染造成的象散超过修正能力，需要对清除零件表面的污染。

　　扫描电镜的耗材当中，除了灯丝以外，光阑是Z贵的耗材。而且我们知道，影响光阑寿命的Z主要原因是灼烧，以及在灼烧过程中由于操作失误造成的损坏。因此为了更好的维护扫描电镜，尽可能的减少扫描电镜真空污染，是日常工作中要非常注意的事情。同时，在选购扫描电镜时，选择涡轮分子泵真空系统，也是一种明智选择。