3.20　加速电压效应

入射的电子探针激发试样的能量主要取决于入射束的加速电压。当高能量的电子束入射到同一试样中时，入射电子束与试样相互作用区域的大小随加速电压的升高而增大；在同一加速电压下，随试样组分密度的增大而减小。图3.20.1是激发深度与加速电压和试样密度的关系示意图。电镜图像的反差通常也会随加速电压的升高而增大，图像的表面细节也会随加速电压的升高而减少，如图3.20.2和图3.20.3所示。在实际的工作中要采集到一幅好的照片，除了要有好的仪器设备，选择合适的加速电压值也是很重要的一步。选择高低不同的加速电压各有不同的优缺点，通常人们应根据试样的组分和分析的目的不同来考虑，即金属试样一般会选择较高的加速电压，轻元素组成的试样一般会选择较低的加速电压。入射电子束的加速电压与对应各元素的最大激发深度可参考附录A。

图3.20.1　激发深度与加速电压和试样密度的关系示意图

图3.20.2　用25kV拍摄试样表面细节少，而且反差大

图3.20.3　用5kV拍摄试样表面细节丰富，反差柔和

选择高加速电压的优点有：加速电压越高入射电子束的波长越短，也就越容易得到高分辨的图像，并且扫描电镜抗外部电磁场的干扰能力也会随着加速电压的升高而得到增强，所以高的加速电压比较适用于拍摄高倍率的图像。

选择高加速电压的缺点有：所获得的图像会缺少表面信息和细节，易呈现高反差，特别是会明显增大边缘效应，使得到的图像欠柔和，也会使图像容易呈现生硬的感觉；另外，高的加速电压、大的束斑对试样也容易造成损伤和图像漂移，增大试样的放电概率，若在高的加速电压下用能谱仪进行成分分析，会降低分析的空间分辨力。

选择低加速电压的优点有：电镜图像的成像信息来源越趋于表面，图像的表面细节往往会越显丰富、细腻，特别是会明显减少边缘效应，使得到的图像显得更协调、更柔和，如图3.20.3所示；另外，低的加速电压、小的束斑会使试样表面的损伤减少，还能减轻试样的荷电，不易造成图像漂移；当用能谱仪进行成分分析时，若能在合理的过压比情况下选用较低的加速电压将有助于提高空间分辨力。

选择低加速电压的缺点有：加速电压越低，入射电子束的波长越长，越不容易得到高分辨力的图像，所以低加速电压仅适用于拍摄放大倍率不太高的图像；除此之外，使用低加速电压时扫描电镜信噪比较差，抗外部电磁场干扰的能力也较弱，对试样表层所受的污染更为敏感，所以不易得到高清晰和高分辨力的图像。

总之，在采集照片时人们应根据试样的具体情况和现场的实时需求来进行综合考虑，要选择合适的加速电压，应考虑到高低加速电压各自的优缺点，全面衡量之后再做决定。选择较低的加速电压有可能会影响到图像的信噪比，但所获得的图像表面信息量往往会更多、更丰富，这一点是很可取的。