如何在掃描電鏡中實(shí)現(xiàn)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(shí)現(xiàn)斷層掃描(Tomographic Scanning)與深度成像(Depth Imaging)并非傳統(tǒng)SEM的標(biāo)準(zhǔn)功能,但通過(guò)一系列擴(kuò)展技術(shù)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(xì)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(shí)現(xiàn):
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(tái)上(如±60°或更多)。
逐步改變樣品角度,每個(gè)角度進(jìn)行一次成像。
通過(guò)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(zhì)材料、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定樣品。
2. FIB-SEM 聯(lián)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(jìn)行一次成像。
連續(xù)圖像疊加重建樣品內(nèi)部結(jié)構(gòu),實(shí)現(xiàn)三維斷層掃描。
優(yōu)點(diǎn):斷面清晰,分辨率高;缺點(diǎn):破壞性強(qiáng)。
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(chǎn)生與樣品原子序數(shù)和入射深度有關(guān)。
通過(guò)BSE圖像可以獲得樣品高低落差和材質(zhì)分布信息。
適用于識(shí)別微觀地形、顆粒深淺分布。
2. 檢測(cè)多信號(hào)通道實(shí)現(xiàn)偽三維感知
同時(shí)采集二次電子(SE)、背散射電子(BSE)、陰極發(fā)光(CL)等信號(hào)。
不同電子信號(hào)穿透深度不同,組合可推測(cè)深度信息。
3. 使用多角度照明與陰影增強(qiáng)技術(shù)
特定系統(tǒng)可模擬側(cè)光投射效果,通過(guò)圖像對(duì)比形成地形陰影效果。
實(shí)現(xiàn)類似3D視覺(jué)的深度感圖像。
三、輔助深度信息技術(shù)
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(guò)不同區(qū)域強(qiáng)度對(duì)比,可粗略判斷物質(zhì)埋藏深度或分布層次。
2. 環(huán)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(jié)構(gòu)完整進(jìn)行深度觀察。
作者:澤攸科技