如何在掃描電鏡中實現斷層掃描與深度成像
日期:2025-04-24
在掃描電子顯微鏡(SEM)中,實現斷層掃描(Tomographic Scanning)與深度成像(Depth Imaging)并非傳統SEM的標準功能,但通過一系列擴展技術和策略組合使用,可以獲得近似斷層或深度信息。以下是詳細的方法解析:
一、斷層掃描(Tomographic Scanning)
SEM 原生并不具備三維斷層功能,但可借助如下方式間接實現:
1. 傾斜斷層成像(Tilt-Series Tomography)
將樣品放置在帶有傾斜功能的樣品臺上(如±60°或更多)。
逐步改變樣品角度,每個角度進行一次成像。
通過軟件(如 ImageJ 插件、Avizo、Amira 等)重建三維圖像或斷層切片。
適用于硬質材料、結構穩定樣品。
2. FIB-SEM 聯用斷層成像(Focused Ion Beam + SEM)
使用聚焦離子束(FIB)逐層剝離樣品表面。
每剝離一層,SEM 進行一次成像。
連續圖像疊加重建樣品內部結構,實現三維斷層掃描。
優點:斷面清晰,分辨率高;缺點:破壞性強。
二、深度成像(Depth Imaging / Topographic Contrast)
1. 利用背散射電子(BSE)成像
背散射電子的產生與樣品原子序數和入射深度有關。
通過BSE圖像可以獲得樣品高低落差和材質分布信息。
適用于識別微觀地形、顆粒深淺分布。
2. 檢測多信號通道實現偽三維感知
同時采集二次電子(SE)、背散射電子(BSE)、陰極發光(CL)等信號。
不同電子信號穿透深度不同,組合可推測深度信息。
3. 使用多角度照明與陰影增強技術
特定系統可模擬側光投射效果,通過圖像對比形成地形陰影效果。
實現類似3D視覺的深度感圖像。
三、輔助深度信息技術
1. EDX Mapping 深層成分分析(半定量)
雖主要為元素分析,但在金屬和礦物樣品中,通過不同區域強度對比,可粗略判斷物質埋藏深度或分布層次。
2. 環境SEM(ESEM)中濕樣的立體觀察
ESEM可以在較高濕度和低真空條件下觀察未處理樣品,有利于維持結構完整進行深度觀察。
作者:澤攸科技