在扫描电子显微镜（SEM）中，长时间扫描是一种有效减少图像伪影（artifacts）的方法。通过延长扫描时间，能够平均掉噪声和电荷积累等干扰因素，从而获得更高质量的图像。下面是如何设置长时间扫描以减少伪影的详细步骤和相关注意事项。

1. 长时间扫描的原理

信噪比提升：通过长时间扫描，SEM 可以多次扫描同一区域，将多个扫描帧叠加后取平均值，从而降低随机噪声的影响，提升图像的信噪比（SNR）。

减少电荷累积效应：长时间扫描可以以更慢的速率扫描样品，减少一次性高电子剂量对样品的轰击，从而减少电荷积累带来的图像伪影。

平均化漂移效应：样品在扫描过程中可能会发生轻微的机械漂移或热漂移，长时间扫描有助于通过图像叠加来平均掉这些漂移效应。

2. 设置长时间扫描的步骤

2.1. 降低扫描速度

降低扫描速率：降低扫描速率（scan speed）是长时间扫描的关键步骤之一。较低的扫描速率意味着电子束在样品上的停留时间更长，这可以减少噪声，提升图像的清晰度。

在 SEM 的控制软件中，一般可以通过调整扫描速度（Scan Speed 或 Dwell Time）来实现。

操作步骤：

在 SEM 控制软件中找到“扫描速率”或“扫描时间”设置选项。

选择较低的扫描速度（通常是较大的 dwell time）。

注意：过低的扫描速率可能导致热效应或电荷积累，因此需要根据样品的特性来选择合适的参数。

2.2. 累积多帧图像

多帧叠加（Frame Integration）：SEM 控制软件通常允许进行多帧叠加（frame integration），即通过多次扫描相同区域，叠加这些图像来平均化噪声和减少伪影。

操作步骤：

在 SEM 软件中找到“帧叠加”或“帧累积”选项（Frame Integration 或 Frame Averaging）。

设置需要累积的帧数，通常可以选择叠加 4 到 64 帧，具体数量根据噪声水平和样品的稳定性来决定。

SEM 会自动对这些帧进行叠加和平均，生成噪声更低的图像。

2.3. 调节束电流

降低束电流：降低束电流（Beam Current）可以减少对样品的电子束轰击，从而减轻电荷积累效应，避免表面充电导致的伪影。

操作步骤：

在 SEM 设置中调整束电流（通常称为“电子束电流”或“探针电流”）。

降低束电流可以减少样品表面过度充电，尤其适用于非导电材料或容易充电的样品。

2.4. 选择适当的加速电压

优化加速电压：根据样品的性质，选择合适的加速电压（Accelerating Voltage）。较高的电压会使电子束穿透样品表面，更适合厚样品，而较低的电压可以减少非导电样品的电荷积累效应，降低伪影。

操作步骤：

调整加速电压。对于容易充电的样品，建议使用较低的电压（例如 1-5 kV）。对于导电样品或较厚的样品，可以使用更高的电压（例如 10-30 kV）。

2.5. 使用漂移校正

启用漂移校正：在长时间扫描过程中，样品可能会因机械或热效应而产生漂移。通过启用漂移校正功能（Drift Correction），SEM 可以在扫描时自动调整图像位置，减少由于样品漂移导致的伪影。

操作步骤：

在 SEM 设置中启用“漂移校正”功能，允许 SEM 在每一帧之间进行位置调整，确保每帧图像的对齐精度。

如果漂移较严重，可以尝试缩短扫描时间或改进样品固定方式。

3. 附加措施以减少伪影

3.1. 减少电荷累积

对于非导电样品，电荷累积可能会导致显著的伪影。可以通过以下方法来减少电荷累积：

样品涂覆导电层：对非导电样品表面进行导电涂覆（如金、铂、碳），可以有效减少电荷积累。这种方法适用于绝缘材料或表面电阻较大的样品。

使用低电压模式：降低电子束的加速电压（例如 1-5 kV），可以减少样品表面的充电效应。

3.2. 改进真空条件

高真空模式：选择高真空模式有助于减少样品表面气体分子对电子束的散射，从而减少图像伪影。

环境真空模式（ESEM）：对于易于充电的非导电样品，ESEM（环境扫描电子显微镜）模式可以使用低真空或湿环境来减少电荷积累。

3.3. 减少机械震动

SEM 成像的稳定性受外部机械震动的影响。如果实验室环境有较多震动源，可以通过以下方法减少震动对图像质量的影响：

安装减震台：在 SEM 下方安装减震装置，减少环境震动对样品和探针的影响。

优化实验室环境：将 SEM 安装在远离机械设备或人流密集的地方，避免因震动导致的图像伪影。

4. 长时间扫描的注意事项

样品稳定性：长时间扫描的前提是样品的物理和化学稳定性。如果样品在长时间扫描过程中发生了变形、漂移或挥发，反而会引入更多伪影。

热效应：长时间扫描时，电子束会持续对样品进行加热，导致热膨胀或形变，尤其是在高电压和高束流下。可以通过间歇扫描或使用低束流降低热效应。

以上就是泽攸科技小编分享的如何在扫描电镜中设置长时间扫描以减少图像伪影。更多扫描电镜产品及价格请咨询15756003283(微信同号)。