【摘要】 信号电子的检测属于扫描电子显微镜（SEM）图像质量的关键决定因素。

信号电子的检测属于扫描电子显微镜（SEM）图像质量的关键决定因素。历史上，在样品室中检测到信号电子。如今，大多数现代场发射SEM使用透镜内检测，其中使用位于最终透镜内部或上方的一个或多个检测器来收集次级（SE）和背散射电子（BSE）。电场或磁场用于在样品表面上方或附近形成最终透镜，将SE和BSE吸引至极片上方的探测器。NICol electron柱[1]将其最终透镜的电场和磁场结合在一起，以实现信号电子检测的高度灵活性。电场由偏置的a型管形成，用于准直和加速朝向透镜内探测器的次级和后向散射电子。磁场强度可由用户调节，以控制透镜内探测器上SE和BSE的分布。NICol柱配备了一个Trinity检测系统，该系统包含最多三个围绕主光束轴对称放置的探测器。前两个探测器（T1和T2）位于最终透镜中。如图1所示，第三个检测器T3在列中的位置较高。尼科尔柱的主要成像模式仅使用电场将信号电子引导至Trinity探测器。SE穿过极片和T1探测器中的孔后撞击T2探测器。沿光轴以最低能量发射的硒被聚焦到T2中的孔中，并被T3探测器收集。由于能量较高，疯牛病对电场不太敏感，因此会击中T1探测器。室内ETD探测器收集垂直于光轴发射的BSE。如图2所示的所述检测原理通过单次扫描提供关于样本的最大信息，即其由T1组成；T2和ETD显示的地形和形态；T3的表面细节和电压对比。T1探测器位于极片正上方，因此它总是收集大量BSE，以产生高信噪比的图像，即使在非常低的主波束能量和电流下也是如此。BSE提供的成分对比度取决于其角度和能量分布。沿光轴发射的BSE或接近主光束能量的BSE确保了最强的成分对比度[2]。Trinity系统提供了几种最大化构图对比度的方法。其中之一是选择一个特定的工作距离，在该距离处，电场将SE聚焦到T2中的孔中，取而代之的是收集沿光轴发射的BSE。图3中的T2图像说明了这一点，其中锂离子电池阴极的主要成分、活性材料、碳填料和固体电解质界面层清晰可见。图3中T1和ETD图像显示了从成分到地形的对比度变化，其中收集了从光轴以较大角度发射的BSE。T3采集的低能SE图像增加了固体电解质界面层的表面细节和电压对比度信息。同时收集所有四幅图像，以尽量减少对束流敏感样品的辐照。总之，Trinity检测系统能够实现信号电子采集的独特灵活性，从而最大限度地向最终用户提供有关样品的信息量。

 

图一 带有Trinity检测系统的NICol柱示意图。

 

图二 分析工作距离下Trinity探测系统中SE和BSE轨迹的图示。

 

图三 从光学系统不同角度发射的BSE对锂离子电池阴极成像

轴（T2-平行，ETD-垂直）和低能SE（T3）。

 

参考文献

[1] D Wall et al., Microscopy and Microanalysis 20 (2014), p. 1102

 [2] P Wandrol et al., Microscopy and Microanalysis 22 (2016), p. 576

 

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