一种观察非导电或导电不均匀样品的方法和SEM技术

本发明专利技术实施例提供了一种观察非导电或导电不均匀样品的方法和SEM，所述方法包括：采用第一束流的电子束对非导电或导电不均匀的样品进行充电，使样品表面均匀地积累预设数量的电子；采用第二束流的电子束对非导电或导电不均匀的样品进行扫描，得到对比度均匀的高分辨率图像；其中，所述第一束流大于所述第二束流。本发明专利技术实施例可有效解决扫描电子显微镜观察非导电或导电不均匀样品时图像亮度、对比度不均匀问题，操作简单，不会对样品造成伤害。

A method and SEM for observing non-conductive or electrically conducting samples

The embodiment of the invention relates to a method and observation of non SEM conductive or conductive inhomogeneous sample is provided, the method includes: the first beam of electron beam on non conductive or conductive inhomogeneous samples for charging, the sample surface is uniformly accumulated in a preset number of electrons; using electron beam beam of second non conductive or conductive inhomogeneous samples were scanned to obtain high resolution image contrast uniform; among them, the first beam is larger than that of the second beam. The embodiment of the invention can effectively solve the problem that the brightness and the contrast of the image are not uniform when the scanning electron microscope is used to observe the sample with non conductive or uneven conduction, and the operation is simple and can not cause harm to the sample.

【技术实现步骤摘要】
一种观察非导电或导电不均匀样品的方法和SEM
本专利技术涉及电子显微镜
，尤其涉及一种观察非导电或导电不均匀样品的方法和扫描电子显微镜(SEM)。
技术介绍
扫描电子显微镜在观察材料表面形貌领域应用广泛。扫描电子显微镜可直接对金属材料的微观形貌进行观察和分析。但传统的扫描电子显微镜直接观察非导电或导电不均匀的样品时，会受到电荷效应的影响。对于非导电或导电不均匀的样品，经观测电子束(主电子束)照射，入射到样品上的初始电子无法有效传导，造成样品表面电荷积累形成表面不均匀的电场，表面不均匀的电场影响正常二次电子发射。如图1所示，如果初始电子入射处的样品表面带不均匀正电的时候，一部分二次电子会受到带正电样品表面的吸引而返回样品表面不被探测器接收，造成图像亮度、对比度不均匀。同样，如果初始电子入射处的样品表面带不均匀的负电，同样会影响二次电子的发射，进而影响图像质量。随着材料科学和生命科学等研究的发展，扫描电子显微镜的应用领域不断拓展。为解决非导电样品的电荷效应，在使用扫描电子显微镜观察时需要进行导电处理，对于绝大多数样品可以采用镀膜法，对于生物样品多采用导电染色法进行导电处理。但导电处理对于非导电样品的性能有不可恢复的伤害。因此，如何在不对样品进行导电处理的情况下，获得对比度均匀的高分辨率扫描图像，是非导电样品的电子显微技术研究中需要解决的问题。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术实施例期望提供一种观察非导电或导电不均匀样品的方法和SEM，可有效解决扫描电子显微镜观察非导电或导电不均匀样品时图像亮度、对比度不均匀问题，操作简单，不会对样品造成伤害。为达到上述目的，本专利技术实施例的技术方案是这样实现的：本专利技术实施例提供了一种观察非导电或导电不均匀样品的方法，该方法包括：采用第一束流的电子束对非导电或导电不均匀的样品进行充电，使样品表面均匀地积累预设数量的电子；采用第二束流的电子束对非导电或导电不均匀的样品进行扫描，得到对比度均匀的高分辨率图像；其中，所述第一束流大于所述第二束流。本专利技术实施例中，所述对非导电或导电不均匀的样品进行充电之前，该方法还包括：通过调节扫描电子显微镜中的枪光阑孔径大小、枪透镜、物镜光阑孔径大小和物镜，获得所述第一束流的电子束；所述第一束流的大小为：数μA～数百mA。本专利技术实施例中，所述对非导电或导电不均匀的样品进行充电之后、对非导电或导电不均匀的样品进行扫描之前，该方法还包括：通过调节扫描电子显微镜中的枪光阑孔径大小、枪透镜、物镜光阑孔径大小和物镜，获得所述第二束流的电子束；所述第二束流的大小为：数pA～数百μA。其中，所述第一束流的电子束聚焦照射在样品表面；或者，所述第一束流的电子束欠焦或过焦照射在样品表面。一个实施例中，所述第一束流的电子束聚焦照射在样品表面时，所述对非导电或导电不均匀的样品进行充电，包括：采用SEM中的偏转器偏转所述第一束流的电子束，使所述第一束流的电子束在非导电或导电不均匀的样品表面进行扫描充电。另一个实施例中，所述第一束流的电子束欠焦或过焦照射在样品表面时，所述对非导电或导电不均匀的样品进行充电，包括：移动SEM中的样品台，使欠焦或过焦的所述第一束流的电子束在样品表面进行扫描充电。其中，所述偏转器偏转所述第一束流电子束在非导电或导电不均匀的样品表面进行充电时，选择如下扫描方式：由边缘向中心沿预设轨迹逐点扫描。其中，所述样品表面积累预设数量的电子区域的面积大于待观测区域的面积。本专利技术实施例还提供了一种SEM，所述SEM包括：由产生电子的阴极和加速所述电子的阳极构成的电子源，以及，用于控制所述电子源所发出电子束的束流大小和电子束前进方向的电子光学镜筒；其中，所述阳极位于所述阴极下方；所述电子光学镜筒位于所述电子源下方。其中，所述电子光学镜筒包括：位于所述电子源下方、用于调节电子束束流大小的枪光阑；位于所述枪光阑下方、用于对通过所述枪光阑的电子束预聚焦的枪透镜；位于所述枪透镜下方、用于调节到达样品表面电子束束流大小的物镜光阑；位于所述物镜光阑下方、用于调节通过所述物镜光阑的电子束聚焦状态的物镜；以及，位于所述物镜下方、用于偏转电子束在样品表面扫描的偏转器。其中，所述枪光阑的孔径大小可调。其中，所述物镜光阑的孔径大小可调。其中，所述电子源，用于产生对非导电或导电不均匀的样品进行充电的电子束；或者，用于产生对非导电或导电不均匀的样品进行扫描成像的电子束。本专利技术实施例中，所述SEM还包括：用于探测从样品上发出的带电粒子，并把带电粒子转化成图像信息的探测成像装置。其中，所述SEM还包括：用于承载和控制所述样品移动的样品台。本专利技术实施例提供的观察非导电或导电不均匀样品的方法和SEM，采用第一束流的电子束对非导电或导电不均匀的样品进行充电，使样品表面均匀地积累预设数量的电子；采用第二束流的电子束对非导电或导电不均匀的样品进行扫描，得到对比度均匀的高分辨率图像；其中，所述第一束流大于所述第二束流。本专利技术实施例可减弱甚至消除探测电子束(第二束流电子束)对样品成像过程中样品表面电荷积累不均匀的问题，从而获得清晰的对比度均匀的高分辨率图像。此外，本专利技术实施例提供了两种不同的充电方式，在实际应用中可结合样品的特性选择使用。另外，本专利技术实施例提供的由边缘向中心沿预设轨迹逐点扫描的充电方式可减少电荷消散，使观察中心充电更均匀，进一步保证观测图像的亮度和对比度。附图说明图1为传统扫描电子显微镜观察非导电样品时引起的电荷效应示意图；图2为本专利技术实施例所述观察非导电或导电不均匀样品的方法流程示意图；图3为本专利技术实施例所述对非导电样品充电的效果示意图；图4为本专利技术实施例所述的充电模式示意图一；图5为本专利技术实施例所述的充电模式示意图二；图6为本专利技术实施例所述的充电模式示意图三；图7为本专利技术实施例所述的充电模式示意图四；图8为本专利技术实施例所述的探测成像模式示意图；图9为传统扫描电子显微镜电子束相对样品的扫描方式示意图；图10为本专利技术实施例所述的充电扫描方式示意图。具体实施方式下面结合附图和实施例对本专利技术进行描述。本专利技术实施例提供了一种观察非导电或导电不均匀样品的方法，如图2所示，该方法包括：步骤201：采用第一束流的电子束对非导电或导电不均匀的样品进行充电，使样品表面均匀地积累预设数量的电子(大量的电子)；步骤202：采用第二束流的电子束对非导电或导电不均匀的样品进行扫描，得到对比度均匀的高分辨率图像；其中，所述第一束流(大束流)大于所述第二束流(小束流)。这里，需要说明的是，所述对非导电或导电不均匀的样品进行充电的时间很短，使得样品表面瞬间均匀积累大量电子。所述充电时间小于扫描成像时间。本专利技术实施例中，所述对非导电或导电不均匀的样品进行充电之前，该方法还包括：通过调节扫描电子显微镜(SEM)中的枪光阑孔径大小、枪透镜、物镜光阑孔径大小和物镜，获得所述第一束流的电子束；所述第一束流的大小为：数μA～数百mA。本专利技术实施例中，所述对非导电或导电不均匀的样品进行充电之后、对非导电或导电不均匀的样品进行扫描之前，该方法还包括：通过调节扫描电子显微镜(SEM)中的枪光阑孔径大小、枪透镜、物镜光阑孔径大小和物镜，获得所述第二束流的电子束；所述第二束流的大小为：数pA～数百μA。本专利技术实施例中，所述第一束流的电本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种观察非导电或导电不均匀样品的方法，其特征在于，该方法包括：采用第一束流的电子束对非导电或导电不均匀的样品进行充电，使样品表面均匀地积累预设数量的电子；采用第二束流的电子束对非导电或导电不均匀的样品进行扫描，得到对比度均匀的高分辨率图像；其中，所述第一束流大于所述第二束流。

【技术特征摘要】
1.一种观察非导电或导电不均匀样品的方法，其特征在于，该方法包括：采用第一束流的电子束对非导电或导电不均匀的样品进行充电，使样品表面均匀地积累预设数量的电子；采用第二束流的电子束对非导电或导电不均匀的样品进行扫描，得到对比度均匀的高分辨率图像；其中，所述第一束流大于所述第二束流。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对非导电或导电不均匀的样品进行充电之前，该方法还包括：通过调节扫描电子显微镜中的枪光阑孔径大小、枪透镜、物镜光阑孔径大小和物镜，获得所述第一束流的电子束；所述第一束流的大小为：数μA～数百mA。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对非导电或导电不均匀的样品进行充电之后、对非导电或导电不均匀的样品进行扫描之前，该方法还包括：通过调节扫描电子显微镜中的枪光阑孔径大小、枪透镜、物镜光阑孔径大小和物镜，获得所述第二束流的电子束；所述第二束流的大小为：数pA～数百μA。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一束流的电子束聚焦照射在样品表面；或者，所述第一束流的电子束欠焦或过焦照射在样品表面。5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述第一束流的电子束聚焦照射在样品表面时，所述对非导电或导电不均匀的样品进行充电，包括：采用SEM中的偏转器偏转所述第一束流的电子束，使所述第一束流的电子束在非导电或导电不均匀的样品表面进行扫描充电。6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述第一束流的电子束欠焦或过焦照射在样品表面时，所述对非导电或导电不均匀的样品进行充电，包括：移动SEM中的样品台，使欠焦或过焦的所述第一束流的电子束在样品表面进行扫描充电。7.根据权利要求5所述的方法，其特征...

【专利技术属性】
技术研发人员：何伟，李帅，王瑞平，
申请(专利权)人：聚束科技北京有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11