加速電壓，是指離開柵極一定距離，有一個中心有孔的陽極，在陽極和陰極間加有一個很高的正電壓，稱為加速電壓。 它使電子束加速而獲得能量，加速電壓的範圍在1~30kV，其值越大，電子束能量越大，反之亦然。
基本介紹
- 中文名：加速電壓
- 外文名：Accelerating voltage
- 套用：掃描電鏡
- 範圍：0.2-30kv
- 學科：電學
- 作用：加速電子束
介紹,電鏡加速電壓選擇,加速電壓的影響,
介紹
加速電壓是掃描電鏡技術領域的一個重要術語。加速電壓的範圍為0.2~30KV，一般高壓指用20KV，低壓指小於10KV 。
加速電壓的選用，取決於樣品的質量(包括導電性)、圖像質量的要求和倍率等情況。當樣品導電性好時，可選用高加速電壓，這時電子束能量大，激發的二次電子、背散射電子數量就多，有利於改善圖像的解析度、信噪比和反差，對高倍觀察有利。但加速電壓過高會產生不利因素，我們一般選擇20kV的加速電壓。當樣品導電性差時，又不便噴碳、噴金，還要儘可能將樣品原來的面貌保存下來，取得高質量的掃描照片。而這類樣品容易產生充、放電效應，樣品充電區的微小電位差會造成電子束散開，使束斑擴大，從而損害解析度。鄰近點的負電場又會使二次電子的軌跡產生偏離，從而降低清晰度。同時，表面負電場對入射電子產生排斥作用，改變了電子的入射角，從而使圖像不穩定，產生移動、錯位，甚至使表面細節根本無法呈現，加速電壓越高這種現象越嚴重，此時選用低加速電壓(<10kV)，減少充、放電現象，提高解析度。
電鏡加速電壓選擇
電鏡加速電壓的選擇主要考慮合適的過壓比和較高的空間解析度這兩個因素。為了對某條譜線進行精確的分析，必須得到足以檢測的特徵X射線強度，這要求入射束電子有足夠的能量，才能有較高的激發效率，一般用過壓比U = Eo / Ec來表示， Ec為所要分析譜線的臨界激發能。選U = 2 ～ 3的範圍比較合適，這是通過大量的激發實驗獲得的經驗公式。由於材料不同，元素的Ec範圍很寬，而電鏡的加速電壓上限多在30kV，因此選擇加速電壓時要考慮Ec最大的元素，使其X射線能夠充分激發。為方便起見，可用元素的特徵譜峰能量代替Ec粗略估計選用的Eo是否合適。
大多數由輕元素組成的陶瓷樣品：Eo選15kV，中等原子序數的金屬樣品：Eo選20kV，而Z>35的元素的樣品：仍選20kV， 利用L或M線進行分析。
選擇Eo時必須考慮空間解析度。在保證合理的激發特徵譜線時，Eo應該選用較小的值。空間解析度與過壓比有關，過高的加速電壓使電子束在樣品內穿透較深，橫向擴散較大，使空間解析度明顯變差，同時出射的X射線在樣品中吸收衰減程度也會增加。
加速電壓的影響
FESEM的加速電壓一般在幾百V到幾十千V之間選擇。加速電壓的高低決定了入射電子能量的高低，從而影響了入射電子擴展範圍。低加速電壓時，入射電子能量較低，其與樣品的作用深度較淺，不僅可以提高空間解析度，也可以減少對樣品的損傷; 其次，低加速電壓時二次電子的發射係數上升，背散射的發射係數降低，二次電子來自於入射區附近最表層，更能反映樣品最表層的微觀形貌，有利於樣品表層相組成的觀察； 此外，低加速電壓可以有效地減少荷電現象，更易觀測不導電樣品。高加速電壓時，入射電子能量較高，且能量分布範圍較窄，因此高加速電壓時，圖像解析度較；其次，高加速電壓時，電子束作用深度較深，相對於其激發的信號來源深度較深，在使用二次電子探測器檢測時，有利於忽略樣品表面有機污染物信號，在使用背散射探測器檢測時，有利於樣品內部相組成的觀察。
低加速電壓下，入射電子能量較低，空間解析度提高，可以增強樣品表面信息量、減少荷電現象、減少對樣品的損傷; 高加速電壓下，入射電子能量較高，圖像解析度較高，且有利於忽略樣品表面有機污染物信息，有利於顯示樣品成分信息。
