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SEM系列ZT|优化扫描电镜的景深

赛默飞世尔科技分子光谱    2020-02-12    扫描电子显微镜    浏览 576 次

       提到扫描电子显微镜(SEM)的“景深”,可以用摄影来做类比,两者都可以获得高清图片,也都要确定需要聚焦的位置。

       拍照时,您感兴趣的物体应该总是处于焦点位置,并且尽可能清晰。从艺术的角度来说,聚焦可以将摄影师的关注点传达给观察者,而在实际应用中,聚焦良好的图片可以展示大量细节信息。

       但是待拍摄物体中有多大部分是真正处于聚焦状态,这部分占比又是如何调控的呢?对焦状态的图像部分始终是一个平面,这意味着我们只能对wan美的平面进行成像。幸运的是,只要物体中的各部分“足够接近”焦平面,我们的大脑就可以处理,这部分称为景深。

       影响景深的参数有几个,调整这些参数可以使图片中包含的信息变多或变少,其中,光阑直径和聚焦装置(摄像头和扫描电镜镜筒)至关重要。

       物体与成像设备之间的距离也是极其重要的因素。

  • 通常,物体越远,景深越大,更多物体变得足够清晰,使得大脑能够处理和区分;

  • 物体越近,景深越小,清晰度或分辨率会提高,可以看到物体太远时看不到的细节。

20200212-1006599814.png

不同景深下的两张照片

(左图)花儿特写镜头-近距离拍摄,背景变得模糊。

(右图)风景照-远距离拍摄,景深从几厘米增加到几公里。


电子显微镜是如何聚焦的


       电子显微镜中,焦点是指入射电子束圆锥直径Z小时的位置。。电子源发出电子束,镜筒内的电磁透镜和末端光阑约束电子束并决定Z小束斑尺寸。

       当电子束直径接近Z小值时,分辨率提高。通常达到特定和Z优“工作距离”-(镜筒底部和样品之间的距离)时,可取得该值。

       焦平面是指电子束直径Z小处对应的水平面。电子束对焦时,所有处于焦平面的特征物都将非常清晰。校正焦点意味着改变焦平面高度,焦平面上下的所有特征将会逐渐模糊,直到无法识别。


工作距离如何影响景深


       景深是指工作距离的一定范围,在该范围内,图像的清晰度可以接受。理想的工作距离将在聚焦后呈现Z佳分辨率。

       然而,有些情况下,例如,在观察较高样品时,分辨率变得不太重要,反而景深对结果的影响更大。对昆虫进行成像时,关键是要让画面中的所有特征都清晰可辨,比如它的腿和头。对电子线路连接成像也是如此,完整观察样品需要在同一图像中聚焦整个电线和电路板。在这种情况下,较长的工作距离有助于获得更大的景深,得到更多细节清晰可见的图像。

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       电子镜筒、电子束和焦平面图示。(左图)工作距离越长,α角越小,远离焦平面不会使图像变得太模糊。(右图)工作距离缩短, β角变大,远离焦平面使得电子束直径不断增大,因此图像变得更加模糊。反之,焦平面上的电子束直径越小,图像分辨率越高。

       样品越靠近镜筒,电子束角度越大。这意味着与焦平面的微小偏差将导致电子束直径不断增大,从而使得图像更加模糊。

       反之,样品距离镜筒越远,电子束角度越小,与焦平面高度的偏差所导致的电子束直径变化也就越小,因此,可以清晰地观察到不同高度处的所有特征物。

       通常,扫描电子显微镜的景深可以从几微米增加到几毫米,通过调整景深,可以对需要ZD关注的特征进行深入观察,获得高质量的图像从而取得Z佳的分析结果。

       如您希望了解更多有关扫描电镜的信息,请填写表单与专家交谈。(填写地址:https://www.thermofisher.com/cn/zh/home/global/forms/questionnaire-2017-form-cn.html?cid=cn-ebz-soc-wec-camp-wechat2018-aMSD-pc-mkt-05282018)

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