扫描电子显微镜的分辨率及影响因素

分辨率是扫描电子显微镜最主要的一项性能指标，是通过测定图像中两个颗粒（或区域）间的最小距离来确定的。但需要注意的是，仪器所标定的分辨率都是指扫描电子显微镜处于最佳状态下达到的性能，并不保证在任何情况下都可得到。实际使用时，分辨率与许多因素有关。通常影响扫描电子显微镜图像分辨率的主要因素有。

（1）扫描电子束束斑直径。一般情况下，任何小于电子束束斑的样品细节不能在荧光屏图像上显示，即扫描电子显微镜的最小分辨率不可能小于扫描电子的束斑直径。束斑直径越小，相对而言分辨本领越高，而束斑直径的大小主要取决于电子光学系统。

（2）入射电子束在样品中的扩展效应。高能电子与试样作用区的形状与大小主要取决于入射电子束的能量和样品原子序数的高低。入射束能量越大，试样原子序数越小，电子束作用体积越大。对于轻元素试样，形成“梨形作用区”；对于重元素试样，形成“半球形作用区”。一般改变电子能量只能引起作用区体积的大小变化，而不会显著地改变其形状。因此，提高入射电子束的能量对提高分辨率是不利的。

（3）成像方式及所用调制信号。用来调制荧光屏亮度的信号不同，则分辨率就不同。表2―1给出了各种不同物理信号成像的分辨率。(www.xing528.com)

表2―1　各种物理信号成像的分辨率　单位：nm

如果以二次电子为调制信号时，因为二次电子的能量比较低，在试样上方检测到的二次电子主要来自试样近表面几纳米的薄层内，图像分辨率较高。在理想情况下，二次电子像分辨率与电子束束斑直径相当，所以二次电子具有较高的分辨率，通常以二次电子像的分辨率作为衡量扫描电子显微镜分辨率的主要指标。而当以背散射电子为调制信号时，在试样上方检测到的背散射电子主要来自试样较深层，且横向扩展和散射区域范围比二次电子大得多，因此背散射电子成像分辨率要比二次电子成像的低得多，一般为50～300nm。同时，入射电子束还可以在样品更深的部位激发出特征X射线，它的扩展区更大，因此分辨率比背散射电子更低。

除此之外，信噪比、杂散磁场、机械振动等因素也会影响分辨率。一般信噪比越高，分辨率越高；而杂散磁场可能使扫描电子束形状发生畸变、电子运动轨迹改变、图像质量降低等，机械振动将引起束斑漂移，从而使分辨率下降。