Page 18 - 理化检验-物理分册2025年第四期

王 岩：工作参数对纸张类不导电试样扫描电镜图像质量的影响

30，100，300，600 pA，工作距离为5，10，20，30 mm， 由图1可知：加速电压为5 kV时，图像存在“磨平”
工作模式为高真空和低真空。使用离子溅射仪在 现象，立体感差，清晰度极低，图像中出现局部异常
纸张表面喷镀一层金属Pt的薄膜，与单纯的纸张形 暗区，因为试样表面局部积累过多电荷，产生了静电
貌做对比，喷镀电流为8 mA，喷镀时间分别为100 s 场，干扰了电子束和二次电子的发射效率，从而影
和300 s。 响了成像质量，即产生荷电效应 [10] ；将电压增大到
10 kV，图像略变清晰，但仍存在明暗异常区域，影响
2 试验结果
了图像质量；进一步增大电压到15 kV，图像上可清
2.1 加速电压对纸张SEM形貌的影响 晰看到纤维形态与填料的分布情况，甚至可观察到
加速电压越大，电子束入射到试样的深度越深， 纤维表面细节，且图像质量受荷电效应的影响较小；
能激发出的二次电子越多，探头收集到的信号越强， 继续增大加速电压到20 kV，纤维趋于“光滑”，表面
[9]
图像越清晰，但表面细节较差 ，因此为获取高质量 细节较差，图像中明暗异常区域的存在严重影响了
的SEM图像， 需要选择合适的加速电压。 对纤维形态及填料分布的观察，表明试样表面仍然
图1为不同加速电压下纸张试样的SEM形貌。 存在过多的电荷，影响了二次电子的成像效果。

图 1 不同加速电压下纸张试样的 SEM 形貌
对于纸张类导电性差的试样，设置较低加速电 时，图像中存在大片异常暗区，且立体感不佳，清
压时，图像存在“磨平”现象，但若加速电压太高，图像 晰度差，不能有效分辨纤维与填料；将束流增大到
会丢失细节，受荷电效应影响严重，不利于观察试样的 100 pA后，图像亮度增大，立体感增强，纤维表面细
形貌 [11-12] 。通过上述分析，将加速电压设置为15 kV，测 节及填料能够被清晰分辨，有效减弱了荷电效应的
试时可获得清晰度高、表面细节清楚的纸张SEM形貌。 影响；将束流进一步增大至300，600 pA，图像受荷
2.2 束流对纸张SEM形貌的影响 电效应的影响较大，图像中出现更多明暗异常区域，
束流越大，电子束光斑越大，图像分辨率越低， 区域面积随着束流的增大而增加，虽然图像清晰度
但探头接收到的二次电子信号越强，图像信噪比越 更好，但纸张表面形貌的细节丢失。
大 [13] 。因此，在实际测试时，在选择适当束流的同时 通过以上分析可知，当束流过小时，信号差，图
需要兼顾图像的分辨率和信噪比。 像清晰度差；束流较大时，图像信噪比增大，但受荷
设置加速电压为 15 kV，不同束流下纸张试样 电效应的影响变大。因此，测试时选用100 pA的束
的SEM形貌如图2所示。由图2可知： 束流为30 pA 流，能得到质量较好的纸张SEM形貌。

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