眾所周知，掃描電子顯微鏡是由帶負電的電子束作為光源激發樣品產生信號，從而實現對界面的微觀觀測。理論上，越高的電子束發射能量會帶來越高的分辨率和圖像襯度。但是實際測試過程中并不是發射能量越高越好，高能量的電子束一方面可能損傷樣品，另一方面會在導電性較差的樣品表面聚集，從而影響觀測效果。目前比較常用的樣品制備手段是利用離子濺射儀對樣品進行預處理，散布在樣品表面的金離子或者碳離子可以較好改善樣品導電性，從而緩解電荷積累對圖像質量的影響。這種方案通常不會改變高能電子束對樣品表面的損傷，而且會增加樣品預處理流程。

      簡而言之，使用常規手段無法同時保證拍攝導電性差的樣品的分辨率并且減輕樣品損傷。

圖1 電子束減速模式示意圖（圖片來源于百度）

      為解決上述難題，市面上掃描電鏡通常會配備電子束減速模式。這種技術是在樣品臺與級靴之間添加一個高壓。高能電子從級靴出射后會被這個減速電壓減速后再發射到樣品上。這樣的好處是一方面減小了電子束的穿透深度，減輕了電子束損傷并且更多采集到了樣品表面細節，另一方面還對信號電子施加了反向電壓，提高了圖像的襯度。可謂是兼具了高能電子束的高分辨率優勢以及低能電子束的低電荷效應優勢。

     日前，澤攸科技ZEM15電鏡在電子束減速技術中取得重要進展。話不多說，我們一起來看實拍效果吧。 

圖2 15 kV下常規模式拍攝的未噴金硅片表面

      未摻雜或者低摻雜的硅片通常導電性較差，需要對樣品噴金制樣后拍攝，或者采用低電壓拍攝。上圖采用ZEM15常規模式并且在15kV高電壓下對未噴金硅片表面進行拍攝。電荷效應影響了電子束成像，在高壓下表面細節無法看清。

圖3 15 kV下電子束減速模式拍攝的未噴金硅片

      采用電子束減速模式并且在15 kV高壓下對同一樣品進行拍攝，可以清晰觀察到樣品表面形貌細節，硅片表面四棱錐形狀的單元清晰可見。

圖4 高倍下的電子束減速模式

      在高倍下也可以清晰觀察樣品表面細節。

圖5 15 kV常規模式拍攝的藥粉表面

    藥粉樣品是一種導電性極差的樣品，通常需要噴金或者在低電壓模式下觀測。上圖是15 kV高壓下采用常規模式拍攝的未噴金藥粉表面。可以看到因為電荷效應，圖片出現了模糊，嚴重影響了觀測效果。

圖6 15 kV電子束減速模式下的藥粉表面

      使用電子束減速模式后，可以清晰觀測到藥粉樣品表面細節。

      實驗表面，澤攸科技自研的搭配ZEM15掃描電鏡的電子束減速技術可以有效緩解高加速電壓下的電荷效應，從而使圖片可以同時兼具高加速電壓下的分辨率以及低加速電壓下的輕電荷效應。

圖7：ZEM15臺式掃描電鏡

     以上研究是由澤攸科技自主研發的ZEM15臺式掃描電鏡完成。

      ZEM15的電子光學系統、探測器、電路控制系統、信號采集系統和操作軟件均為澤攸科技自主研制。特別研制的電子光學系統設計，使拍攝圖片具有更高的信噪比和對比度。配合信號采集帶寬，可以在視頻幀率下高質量的流暢顯示樣品。只需鼠標就可完成所有操作，無需光闌對中等復雜步驟。主機集成高壓及控制系統，便于移動，安裝無需特殊環境。

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