掃描電鏡的電磁透鏡作用是什么？
日期：2025-03-05
在掃描電鏡（SEM）中，電磁透鏡的作用主要是用來聚焦和控制電子束，使其能夠精準地掃描樣品表面，從而獲得高分辨率的圖像和精確的分析結果。電磁透鏡通過電流產生的磁場來改變電子束的軌跡和形狀，其作用類似于光學顯微鏡中的光學透鏡。下面詳細介紹電磁透鏡在掃描電鏡中的作用。
1. 聚焦電子束：
作用：
電磁透鏡的主要功能是將來自電子槍的電子束聚焦成一個非常細的點，并保持穩定的直徑。
在 SEM 中，通常使用 會聚透鏡（Condenser Lens）和物鏡（Objective Lens） 兩種電磁透鏡來逐步縮小電子束的直徑。
會聚透鏡負責初步壓縮電子束，物鏡進一步聚焦，使電子束直徑達到納米級別，從而提高分辨率和成像清晰度。
原理：
通過調整透鏡電流，改變磁場強度，使電子束發生聚焦或發散，類似于光學透鏡的凸透鏡效果。
2. 校正電子束的散射和畸變：
作用：
在穿過透鏡的過程中，電子束可能會受到 散射和像差 影響。電磁透鏡可以校正這些誤差，保證電子束的軌跡精確。
消像散透鏡（Stigmator Lens） 專門用于校正由于透鏡導致的電子束橢圓化或畸變，確保圖像不會失真。
原理：
通過在特定方向施加非對稱磁場，調整電子束形狀，減少像散效應（Astigmatism）。
3. 調節工作距離和放大倍率：
作用：
電磁透鏡通過改變磁場強度，可以控制電子束在樣品表面的 聚焦位置（工作距離），進而影響圖像的 放大倍率。
調整物鏡電流時，電子束的焦點位置會發生改變，這使 SEM 能夠靈活地調整放大倍數，通常在 10倍到上百萬倍 之間。
原理：
改變透鏡電流 → 調整磁場強度 → 改變焦點位置和放大倍率。
4. 降低球差和色差：
作用：
電磁透鏡設計時，考慮如何減少球差（Spherical Aberration）和色差（Chromatic Aberration），提高成像質量。
球差是指電子束通過透鏡邊緣時會發生聚焦誤差，而色差是由于電子束能量不一致導致的焦點偏移。
原理：
通過特殊的電磁透鏡設計和 消色差技術（Chromatic Aberration Correction），減少不同能量電子在焦點位置的差異。
5. 控制掃描范圍和速率：
作用：
電磁透鏡還與 掃描線圈（Scan Coils） 配合，控制電子束在樣品表面上的掃描速度和范圍。
通過調節掃描線圈的電流，可以實現 快速掃描（低分辨率預覽） 和 慢速掃描（高分辨率成像） 之間的切換。
原理：
掃描線圈產生的磁場改變電子束的掃描軌跡，實現不同區域和速率的掃描。
6. 聚焦深度控制：
作用：
電磁透鏡可以控制電子束的 焦深（Depth of Focus, DOF），使得厚度較大的樣品也能獲得清晰的成像效果。
在需要觀察樣品的不同層次或復雜表面時，深焦距可以保證更多區域都在焦平面內。
原理：
調整會聚透鏡的電流來改變電子束的發散角度，從而控制焦深。
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作者：澤攸科技