Page 20 - 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

2.4 喷镀金属膜对纸张SEM形貌的影响 试样的SEM图像立体感较强，纤维较为通透，放大
对于导电性不佳的试样，可以向试样表面喷镀 图像能看清楚填料颗粒，纤维边缘较亮；向试样表面
一层金属薄膜，以增强试样的导电性。但对于小尺 喷镀金属膜时，喷镀时间为100 s，图像受荷电效应
寸及表面起伏不大的试样，喷镀金属膜前后，试样的 和边缘效应的影响较小，拍摄时操作也更简便；延长
SEM形貌可能会有所差异 [15] 。 喷镀金属膜时间至300 s，图像亮度进一步增大，说
设置加速电压为 15 kV，束流为 100 pA，工作 明二次电子发射效率增大，但纤维看起来较厚重，填
距离为20 mm，不同金属膜喷镀时间下纸张试样的 料颗粒能够被清晰观测到，这可能与喷镀金属过多，
SEM形貌如图4所示。由图4可知：未喷镀金属膜 填料颗粒尺寸变大有关。

图 4 不同金属膜喷镀时间下纸张试样的 SEM 形貌
由上述结果可知，向纸张表面喷镀适量金属可 清晰度均好的背散射电子图像，实际操作时要选择
以增大二次电子的发射效率，提高图像质量；但喷镀 较高的电子束能量与较小的工作距离。
过多金属，会存在过度美化图像的问题。 设置加速电压为20 kV，束流为1 nA，工作距离
2.5 不同拍摄模式对纸张SEM形貌的影响 为10 mm，不同拍摄模式下纸张试样的SEM形貌如
使用高真空模式测试时，导电性不佳试样的荷 图5所示。由图5可知：采用高真空模式，二次电子
电效应影响不易被完全消除，并且对测试人员的操 成像时的图像明显变形，质量差；采用高真空模式，
作技能要求较高。为消除荷电效应的影响，对于纸 背散射电子成像时，图像存在异常亮、异常暗的区
张类不导电试样，可采用低真空模式进行测试。采 域，受荷电效应影响极大；采用低真空模式，背散射
用低真空模式测试时，试样室真空度只有30 Pa，只 电子成像时，试样室中会注入一定量的氮气，气体分
能利用背散射电子成像的方式进行测试。由于背散 子被高能电子束轰击后发生电离，带电离子在试样
射电子来自试样表面更深处，能量较大，其出射方向 表面会中和多余的电荷，图像基本不受荷电效应的
几乎不受试样表面弱电场的影响，只有正对探测器 影响，且鉴于背散射电子对原子序数较敏感，图像中
的部分电子才能被收集。因此，为了获得分辨率与 可清楚分辨纤维与填料。

图 5 不同拍摄模式下纸张试样的 SEM 形貌
由上述分析结果可知，当测试纸张类导电性差 3 结论
的试样时，选择低真空模式可避免荷电效应的影响， 在对纸张类不导电试样进行SEM分析时，为减

得到理想图像，并且极大降低了对测试人员的操作 轻荷电效应的影响，增强试样的导电性，设置加速电
要求。 压为15 kV，束流为100 pA，工作距离为20 mm，向
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