當使用掃描電子顯微鏡（SEM）時(shí)，隨著(zhù)觀(guān)察時(shí)間增加，電子束可以*改變甚至降解在被觀(guān)察樣品。我們并不喜歡這種降解過(guò)程，因為它會(huì )改變或甚至破壞觀(guān)察細節，從而影響實(shí)驗結果。本文會(huì )講述降解效應的產(chǎn)生原因以及解決辦法。

在掃描電鏡 SEM 中是使用聚焦電子束掃描樣品表面，獲取信號并處理來(lái)獲得圖像。電子由燈絲產(chǎn)生并被高壓電場(chǎng)加速。高壓一般在 1 kV 至 30 kV 之間，典型的束流一般在納安范圍。

經(jīng)過(guò)高壓加速的電子與樣品表面相互作用，對于不導電樣品，這種相互作用可能損害樣品和降解樣品。該過(guò)程表現為樣品表面產(chǎn)生的裂紋，或者是材料熔化甚至沸騰。降解速度隨加速電壓，觀(guān)察束流和放大倍數的變化而變化。

圖1：不同種類(lèi)非導電材料的降解現象

對于那些看起來(lái)像是熔化或沸騰了的樣品，你可能會(huì )認為是由于材料被電子束加熱導致的。 然而實(shí)際模擬結果表明，只有對于案例，溫度才會(huì )達到材料的熔點(diǎn)。在這些案例中，是用極大束流、*倍數聚焦極低熱導系數的樣品。不過(guò)，在低束流和低放大倍數下也可以發(fā)生降解效應，只是需要的時(shí)間更久些。

是什么原因導致降解效應？

入射電子照射到樣品上之后，與樣品原子中的電子發(fā)生相互作用。如果價(jià)電子碰巧被激發(fā)，它將留下一個(gè)空穴。該電子空穴必須在 100 飛秒內（即原子振動(dòng)周期）被另一個(gè)電子填充，否則化學(xué)鍵將斷裂。在導電材料中，這不是問(wèn)題，因為電子空穴填充在 1 飛秒（fs）內。但是對于非導電材料，可能需要多達幾微秒來(lái)填充電子空穴，導致化學(xué)鍵被破壞，進(jìn)而改變化學(xué)材料及其形態(tài)。

如何減緩降解效應?

降解速度因材料不同而有很大差異，有些樣品你可能根本看不到。如果樣品降解并且會(huì )干擾您的結果，那么這里有一些提示可以減緩降解：
•用噴金設備濺射金膜涂覆樣品以減緩降解。金膜越厚，效果越好。但要小心，不要用金膜遮蓋細節。
•降低電流和加速電壓。
•在樣品的非重要區域調整拍照參數（例如對焦和對比度）。當設置好之后，移動(dòng)到目標區域，立即拍照并迅速離開(kāi)，這樣就盡可能減少了電子束照射時(shí)間。