在掃描電子顯微鏡（SEM）中，工作距離（Working Distance, WD） 是指樣品表面到物鏡（聚焦透鏡）的距離。工作距離會(huì)顯著影響圖像的分辨率、景深、信號(hào)強(qiáng)度以及其他成像質(zhì)量因素。下面是工作距離對(duì)圖像分辨率的具體影響：

1. 工作距離與分辨率的關(guān)系

一般來(lái)說(shuō)，工作距離越短，SEM 的圖像分辨率越高。這是因?yàn)楣ぷ骶嚯x短時(shí)，電子束在樣品表面的束斑直徑更小，從而可以解析出更精細(xì)的結(jié)構(gòu)。電子束的束斑越小，能夠檢測(cè)到的細(xì)節(jié)就越多，從而提高了圖像分辨率。

短工作距離（小于 5 mm）：

較高的分辨率：短工作距離時(shí)，電子束可以更好地聚焦，從而使束斑直徑變小，提供更高的分辨率。

局限性：雖然分辨率提高，但短工作距離可能導(dǎo)致景深變淺，這意味著樣品的高度變化會(huì)影響圖像的清晰度。此外，短距離操作可能會(huì)增加樣品表面的充電效應(yīng)（對(duì)非導(dǎo)電樣品）。

長(zhǎng)工作距離（大于 10 mm）：

較低的分辨率：隨著工作距離的增加，電子束在樣品表面的束斑直徑會(huì)變大，導(dǎo)致分辨率降低，難以解析較小的結(jié)構(gòu)。

較大的景深：工作距離增加時(shí)，景深加大，樣品表面上的高度變化對(duì)焦點(diǎn)的影響較小，圖像中可以同時(shí)清晰顯示不同高度的結(jié)構(gòu)。

2. 工作距離影響電子束束斑

工作距離決定了電子束的聚焦?fàn)顟B(tài)。短工作距離使得電子束可以更加聚焦，形成小的束斑，這對(duì)于解析納米級(jí)的結(jié)構(gòu)至關(guān)重要。長(zhǎng)工作距離時(shí)，電子束會(huì)在樣品表面上擴(kuò)散得更多，導(dǎo)致束斑直徑變大，降低了分辨率。

3. 工作距離對(duì)景深的影響

雖然短工作距離能夠提高分辨率，但也會(huì)減少景深。景深是指從樣品的近處到遠(yuǎn)處都能清晰成像的深度范圍。

短工作距離：分辨率高，但景深較小。對(duì)于具有復(fù)雜三維結(jié)構(gòu)或高度變化的樣品，可能會(huì)導(dǎo)致樣品的部分區(qū)域失焦。

長(zhǎng)工作距離：分辨率降低，但景深增加。適合用于觀察具有大高度差的樣品（如粗糙表面或具有顯著結(jié)構(gòu)的樣品），因?yàn)榭梢酝瑫r(shí)對(duì)不同高度的結(jié)構(gòu)進(jìn)行清晰成像。

4. 工作距離對(duì)信號(hào)強(qiáng)度的影響

工作距離還影響到探測(cè)器接收到的信號(hào)強(qiáng)度：

短工作距離：由于探測(cè)器與樣品之間的距離較短，產(chǎn)生的二次電子更容易被探測(cè)到，通?？梢垣@得較強(qiáng)的信號(hào)，這有助于形成高對(duì)比度的圖像。

長(zhǎng)工作距離：隨著工作距離增加，電子的信號(hào)強(qiáng)度可能會(huì)減弱，這會(huì)降低圖像的對(duì)比度和質(zhì)量。

5. 工作距離對(duì)樣品表面電荷積累的影響

對(duì)于非導(dǎo)電樣品，短工作距離可能加劇表面電荷積累，從而導(dǎo)致圖像失真或信號(hào)丟失。這是因?yàn)樵谳^短的工作距離下，電子束對(duì)樣品表面的沖擊較強(qiáng)，導(dǎo)致更多的電荷積累。

短工作距離：更容易在非導(dǎo)電樣品上引起充電效應(yīng)，需要進(jìn)行導(dǎo)電處理或使用低加速電壓。

長(zhǎng)工作距離：由于電子束的作用較弱，充電效應(yīng)較少。

6. 優(yōu)化工作距離以獲得高質(zhì)量圖像

通常情況下，為了在不同應(yīng)用中達(dá)到理想的效果，工作距離需要根據(jù)樣品的特點(diǎn)和實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo)進(jìn)行調(diào)整：

高分辨率成像：如果你需要觀察樣品的微小結(jié)構(gòu)，建議使用短工作距離（如 5 mm 以下）。這會(huì)提高分辨率，但可能需要準(zhǔn)確控制樣品的平整度以保持焦距一致。

觀察三維結(jié)構(gòu)或大景深需求：如果樣品具有顯著的高度差，或需要觀察較大的區(qū)域，可以增加工作距離，以確保各個(gè)部分都在焦點(diǎn)范圍內(nèi)。

信號(hào)強(qiáng)度和對(duì)比度：可以在不降低分辨率的情況下，稍微增加工作距離以增強(qiáng)圖像的對(duì)比度和信號(hào)強(qiáng)度。

7. 綜合考慮的建議

在實(shí)際應(yīng)用中，工作距離的選擇應(yīng)根據(jù)樣品特性、成像需求和顯微鏡的能力進(jìn)行權(quán)衡。通常，需要在高分辨率和景深之間找到平衡。

短工作距離適合需要高分辨率成像的任務(wù)，特別是對(duì)樣品表面微結(jié)構(gòu)的分析。

長(zhǎng)工作距離適合大景深要求的樣品，尤其是具有高度差異的樣品。

可以通過(guò)逐步調(diào)整工作距離和焦距，找到適合特定樣品和成像條件的參數(shù)設(shè)定。

以上就是澤攸科技小編分享的掃描電鏡中的工作距離如何影響圖像分辨率。更多掃描電鏡產(chǎn)品及價(jià)格請(qǐng)咨詢15756003283(微信同號(hào))。