扫描电子显微镜表面细节分辨能力的根本原因

扫描电子显微镜成像的基本原理是通过灯丝枪产生一定量的游离电子，经高压加速获取更大的动能，与样品表面碰撞，产生二次电子和背散射电子信号，经由相关探测器接收，转化成我们直观看到的图像。

那么一个样品最终的成像效果好或者不好的判断依据有哪些呢？直观的感觉是这张照片好不好看，清不清晰。归根结底就两个特点来决定：1、照片清晰程度，这一点由分辨率决定；2、照片的细节呈现，这一点由加速电压和电子束质量决定。在一定程度上，提高加速电压，是有助于分辨率提升的，但带来的明显副作用就是电子穿透效应，使得样品形貌变得透明化，表面细节虚化，无法判断，这便成了一个矛盾的选择。所以，只考虑提升加速电压来提高照片清晰度，并不是上上策。

好的扫描电镜往往可以提供一个在比较低的加速电压下获取较高的分辨率，使得用户在分辨率和细节呈现能力上找到一个平衡点。比如场发射扫描电子显微镜，能够在较低的加速电压下，获取到非常高的分辨率，使得照片分辨率和细节呈现能力两者兼得。相比于传统钨灯丝电镜，他们之间的核心区别就是在于电子枪。

普通钨灯丝选择的是多晶钨丝作为电子发射源，我们可以定义其发射电子的密度为1，电子束能量展宽3 - 4.5eV；而场发射电镜灯丝选择则是单晶钨丝，其发射电子密度约为50，电子束能量展宽0.1 - 0.2 eV；拥有足够密度的电子束，足够小的能量展宽，可以避免对加速电压的依赖，就能够获取到足够的信号，因此在分辨率和细节呈现上得到了平衡，也是众多用户青睐场发射电镜的根本原因之一。但是，场发射虽好，并不是人人都能拥有，动辄两三百万的购置经费，让不少用户望而却步。有没有一款设备，能够在分辨率、细节呈现能力和购置成本三大要素中和谐存在呢？市场经验告诉您，飞纳台式扫描电镜可以实现您的愿望。

飞纳电镜采用CeB6晶体灯丝，发射电子的密度约为10，是多晶钨灯丝的10倍，电子束能量展宽1-1.5eV，并且购置成本不足场发射电镜的1/2，甚至1/3。为用户提供了一个高亮度、高成像质量、低成本的形貌表征方案。

我们可以对比同样一个样品，在多晶钨灯丝的低电压下细节成像效果与CeB6晶体灯丝细节成像效果对比：

1、号称3nm分辨率的钨灯丝扫描电镜在拍摄八面体晶粒的效果

    可以看出，即使在5kv下，高倍情况，样品尖角部分透明，表面没有任何细节，中间偏暗，以及放大后可以看到样品边缘的细波纹和噪点。判断原因有：钨灯丝信号不足导致噪点多，信噪比低；电子束质量不好，导致边角变得透亮，而中间灰暗；传统电镜对震动敏感，导致照片容易产生震纹；电子束信号量不足，导致样品表面细节没能分辨出来；

2、只有10nm分辨率的CeB₆灯丝在拍摄八面体晶粒的效果