利用掃描電鏡觀察樣品表面形貌,對于不耐電子束輻照或?qū)щ娦圆缓玫臉悠罚舨捎幂^高的加速電壓(一般10 kV以上),樣品表面會出現(xiàn)電荷積累,產(chǎn)生荷電效應(yīng),嚴(yán)重影響觀察。選擇低的加速電壓(一般3 kV以下),可以有效地減少對樣品的損傷和荷電效應(yīng)。
雖然低加速電壓有以上優(yōu)點,但是低加速電壓比高加速電壓的分辨率低,如雙束電鏡Helios G4 CX的電子束在1kV的分辨率是1.2 nm,而15kV分辨率為0.8 nm。應(yīng)用減速模式(Deceleration Mode)可在保持較高分辨率的同時又保持低電壓的優(yōu)勢,其原理如圖1所示,即在電子槍發(fā)射電子束時使用較高的加速電壓(Accelerating Voltage),出極靴后,電子束在樣品臺和極靴之間的減速電場(Stage Bias)的作用下被迫減速,使實際到達樣品的電壓(Landing Voltage)減小。這樣的電子束既保持了高加速電壓的分辨率,又實現(xiàn)了低加速電壓有效減少對樣品的損傷和荷電效應(yīng)的能力。雙束電鏡Helios G4 CX在減速模式下的Stage Bias的調(diào)節(jié)范圍為50~4000 V。圖2是應(yīng)用普通模式和減速模式所拍的聚苯乙烯小球的形貌,可以看出減速模式在消除荷電效應(yīng)的同時,還提高了分辨率。
雖然減速模式有上述優(yōu)點,但是其應(yīng)用有很多限制條件。由于減速場是加在樣品臺上的,因此樣品不能有大的凹凸起伏,最好是薄的(分散在導(dǎo)電膠帶或液體導(dǎo)電膠或硅片上的粉末樣品),樣品臺邊緣附近減速場不均勻,所以要將樣品放在樣品臺中間,開啟減速場之前,樣品臺不應(yīng)有傾轉(zhuǎn)角(Stage Tilt=0o),也不能插入EasyLift納米機械手或GIS-Pt,這些都會導(dǎo)致電場發(fā)生畸變,產(chǎn)生不可校正的圖像像差。開了減速場之后,也無法使用離子束成像或加工。