掃描電鏡（SEM）通過斷層成像可以獲得樣品內(nèi)部的三維結(jié)構(gòu)信息。這種方法通常被稱為聚焦離子束掃描電鏡（FIB-SEM）斷層成像，或者是通過特定的軟件結(jié)合多視角圖像進(jìn)行重建。以下是常見的實現(xiàn)方式和操作步驟：

1. 基于 FIB-SEM 的斷層成像

原理：

FIB（聚焦離子束）用來去除樣品表層的微薄層。

SEM 在每次去除后掃描樣品的截面圖像。

多次重復(fù)操作，獲得一系列連續(xù)的二維圖像。

圖像經(jīng)過處理和重建，生成三維結(jié)構(gòu)。

具體步驟：

樣品制備：

將樣品安裝在樣品臺上，通常需要鍍導(dǎo)電層（如金或碳）以避免電荷積累。

根據(jù)研究目標(biāo)，可能需要對樣品進(jìn)行切割或固定，以確保目標(biāo)區(qū)域能夠被離子束處理。

區(qū)域選擇：

使用 SEM 確定需要進(jìn)行斷層成像的樣品區(qū)域。

FIB 用來標(biāo)記切割區(qū)域，定義斷層成像的范圍。

FIB 去除表層：

利用聚焦離子束（通常為 Ga? 離子），逐層去除樣品的材料，去除厚度可以在納米量級精確控制（如 10 nm/層）。

SEM 圖像采集：

每去除一層后，用 SEM 獲取切面圖像。

需要調(diào)節(jié) SEM 的工作參數(shù)（如加速電壓、探測器類型）以優(yōu)化圖像質(zhì)量。

圖像處理：

收集到的所有二維圖像通過去噪、對齊、配準(zhǔn)等處理。

使用專門的斷層重建軟件（如 Avizo、Amira 或 ImageJ 的 3D 插件）生成三維模型。

三維重建和分析：

重建后的三維模型可以用于觀察樣品內(nèi)部結(jié)構(gòu)、分析體積、測量尺寸或評估缺陷。

優(yōu)點：

高分辨率：能夠在納米級分辨率下進(jìn)行三維重建。

局部化：可以對樣品的特定區(qū)域進(jìn)行精細(xì)分析。

缺點：

破壞性：FIB 處理會損壞樣品。

時間長：需要重復(fù)采集和處理圖像，耗時較多。

2. 通過多視角 SEM 圖像重建

原理：

對樣品進(jìn)行不同角度的 SEM 成像（類似 CT 成像）。

利用計算機算法將這些多視角圖像重建為三維結(jié)構(gòu)。

具體步驟：

樣品旋轉(zhuǎn)：

使用帶旋轉(zhuǎn)功能的樣品臺，從不同角度獲取 SEM 圖像。

每次旋轉(zhuǎn)角度可精確到 1° 或更小，以確保成像的連續(xù)性。

圖像采集：

對樣品進(jìn)行多角度 SEM 掃描，獲取 2D 投影圖像序列。

保持成像條件一致（如電壓、工作距離、探測器設(shè)置）。

圖像重建：

將采集到的多角度圖像輸入斷層重建軟件。

通過算法（如反投影算法、ART 或 FBP）計算樣品的三維結(jié)構(gòu)。

優(yōu)點：

非破壞性：樣品在成像過程中不會被損壞。

更適合輕質(zhì)材料或?qū)p傷敏感的樣品。

缺點：

分辨率低于 FIB-SEM。

樣品幾何形狀復(fù)雜時，可能會導(dǎo)致圖像失真。

3. 基于冷凍斷層的 SEM 成像

原理：

冷凍樣品后，利用 SEM 和 FIB 結(jié)合的方式逐層切割和成像。

冷凍保護樣品的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，尤其是生物樣品。

適用場景：

生物學(xué)領(lǐng)域（如細(xì)胞和組織結(jié)構(gòu)的三維重建）。

水合樣品或易受離子束損傷的材料。

斷層成像應(yīng)用領(lǐng)域：

材料科學(xué)：

分析材料的內(nèi)部結(jié)構(gòu)、孔隙率和分布特性。

檢測材料缺陷或裂紋。

生物學(xué)：

重建細(xì)胞或組織的三維結(jié)構(gòu)。

研究亞細(xì)胞器的形態(tài)和分布。

半導(dǎo)體行業(yè)：

分析晶體管、納米級電路的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。

檢測制造過程中的缺陷或異物。

地質(zhì)學(xué)：

分析巖石或礦物的微觀結(jié)構(gòu)。

測量孔隙度和滲透性。

以上就是澤攸科技小編分享的掃描電鏡如何進(jìn)行斷層成像。更多掃描電鏡產(chǎn)品及價格請咨詢