小中大关于扫描电子显微镜的放大倍数问题
在这个问题上,我觉得应该多说一点,因为好多人都没有仔细想过这个问题,尽管十分简单.
对于显微镜的放大倍数来讲,最多的定义是:
像的尺寸/物的尺寸
在SEM中则同样可以这样定义:
M=L/l(放大倍数=图片的显示宽度/电子束在样品上的扫描宽度)
对于其检测方法比较麻烦,现节选一段JJG(教委)010-1996标准:
分析型扫描电子显微镜放大倍数误差的测定
1 在扫描电镜标称的放大倍数范围内选取常用的5档放大倍数.
2 将测定放大倍数的标样安装在样品台上,使其表面垂直于电子光学系统的轴线,并调整到仪器说明书规定的工作距离位置上,将标样上标记线的像移至显像管的中心,聚焦后照相记录.
3 用比长仪测量标记线像的间距L(微米),连续测量3次,取算术平均值(微米).
4 按公式计算放大倍数M:
M=L/l 式中l--标样上标记线的间距.
5 按公式计算放大倍数的示值误差P:
P=(N-M)/M 式中N--被检扫描电镜放大倍数的标称值
其他检测项目还有放大倍数的重复性(在不同加速电压和束斑下);图像中心与四角边缘处倍率误差测定等等.
说明:
标准样品与校正:美国国家标准局(现称国家标准和技术研究院)提供的检定扫描电镜放大倍数的标准样品的最小刻度为一微米,由于视场有限,用这种标样检定5万倍以上的放大倍数有困难,所以,检定5万倍以上的放大倍数需要使用比对性标样.
比对性标样可以从具有精细结构的样品中选取,例如:相邻的两条刻线间距小于一微米的物理光栅.
将选定的比对性标样和测定扫描电镜放大倍数的标样一起固定在扫描电镜的样品台上.首先将比对性标样调整到标准工作距离的位置上,然后把比对性标样上选定的间距小于一微米的两条标记线平移到显像管荧光屏的中心位置上,将扫描电镜调整到最佳工作状态,细心聚焦后拍摄标记线的照片.
用比长仪在照片上测量出比对性标样标记线的放大间距和检定扫描电镜放大倍数标样标记线的放大间距.计算出比对性标样标记线的标定间距,重复10次如果误差不大于百分之三,则表明该样品可以作为比对性标样检定扫描电镜放大倍数.
对于现代的SEM来讲,正规的验收标准里面是有放大倍数这一项的,所使用的样品是不同间距的刻线,比如说1/19mm(校低倍用)或是1/2160mm(校高倍用)的标准样品,说一台SEM的放大倍数是不是准确只有通过这些标准样品的校验才能下结论,现代的SEM本身也有利用标样进行自我校准的功能,应该使用标准样品定期校准才能保证其放大倍数是准的,并不是口头说几句就可以弄清的.校验过程本身也是通过标尺量才行,从没有看放大倍数数字的经历.
现代的SEM如果软件编得合理的话应该是改变工作距离和图像显示区域大小会引起放大倍数的数字发生变化的(当然有的设备可以做到这点,有的设备目前还无法做到这点),但是图像存好以后则只能是数字的大小发生变化而已,就好象你的照片上显示50000倍,但是你把照片扫描后用更大的纸打印出来以后会发现你得到了一个更大的数字"50000X",正因为如此,电镜行业普遍有一个解决办法,那就是标尺(scale bar),因为尽管数字的数值不会改变而造成原始的图片在离开原来的显示环境以后就没有意义,但是标尺会随着该图片的变大和变小而改变,所以真正需要注意的应该是标尺而不应该是那个放大倍数的数字,不管数字是多少,放大倍数都应该是M=L/l(放大倍数=图片的显示宽度/电子束在样品上的扫描宽度)才对, 只有在特定的图片大小(即特定的显示环境)下,放大倍数才能和数字是一致的.离开原始的图片显示环境以后,那个数值应该说是毫无意义的了.
