氧環(huán)境荷電控制及荷電補(bǔ)償機(jī)制

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1、摘要向環(huán)境掃描電鏡中(ESEM)注入高純氧氣，減少和消除氧化物、氫氧化物、生物等非導(dǎo)電樣品在電子束轟擊下產(chǎn)生的表面荷電現(xiàn)象。監(jiān)測吸收電流(厶)，表面電勢(丘)，以及化合物元素x射線強(qiáng)度比，以此作為量化和評價非導(dǎo)電樣品表面荷電狀態(tài)的依據(jù)。A1203，AI(OH)3和Mg(OH)z等樣品在氧環(huán)境中的荷電補(bǔ)償效果優(yōu)于傳統(tǒng)的ESEM的水汽環(huán)境。上述樣品在常溫，樣品室內(nèi)壓力約為300Pa的氧氣環(huán)境中，荷電現(xiàn)象得到較好的補(bǔ)償。與水汽氣氛相比較，氧氣氣氛下獲得的二次電子(sE)像的質(zhì)量更高、厶值較高且變化范圍較小，西低且穩(wěn)定。植物及動物等含水樣品在壓力約為200Pa，50。C的氧氣環(huán)境中也得

2、到比水汽環(huán)境更好的荷電補(bǔ)償效果。含氧類的絕緣材料直接在高真空模式下進(jìn)行X射線能譜(EDS)分析時，樣品中的氧含量明顯高于其化學(xué)計量值。這與樣品表面存在著嚴(yán)重的荷電現(xiàn)象致使B增高有關(guān)。而在低真空及環(huán)境真空模式下，荷電現(xiàn)象明顯減小或消除時，氧含量則低于其化學(xué)計量值，這與氣體分子的散射作用(群散效應(yīng))有關(guān)。研究氣體分子對電子的散射作用，確定了荷電補(bǔ)償?shù)淖罴殉上駞?shù)和環(huán)境參數(shù)的組合條件。深入討論了具有相似層狀堆積結(jié)構(gòu)的材料的荷電機(jī)制，以及在氧環(huán)境中的荷電補(bǔ)償機(jī)制。在高能電子束輻照作用下絕緣樣品荷電現(xiàn)象的產(chǎn)生是由于固體材料的雜質(zhì)及結(jié)構(gòu)缺陷捕獲電荷所造成。在高能電子束的連續(xù)輻照作用下，在電

3、子輻照區(qū)所形成的氧空位，導(dǎo)致材料的導(dǎo)帶中形成一系列的電子勢阱。電子勢阱捕獲電子，電子堆積造成表面電勢不斷增高，加重荷電效應(yīng)。在氧氣環(huán)境中，則被電離的氧氣提供了大量的氧離子，使得氧空位得到及時的補(bǔ)償，從而有效的消除了表面荷電效應(yīng)。關(guān)鍵詞荷電現(xiàn)象；環(huán)境掃描電鏡(ESEM)；氧環(huán)境；吸收電流；表面電勢ABSTRACTAbstractThehi曲pureoxygenwasinjectedintoanenvironmentalscanningelectronmicroscope(ESEM)toreduceandeliminatethechargingeffectsontheoxide，h

4、ydroxideandbiologysamplesundertheelectronirradiation．Byin-siturecordingtheabsorbedcurrent(∞，surfacepotential(酲)andtheratioofcompoundelementx·rayintensity,thechargingstateofinsulatorsurfaceisestimatedandevaluated．ForA1203，AI(OH)3andMg(OH)2samples，thechargingcompensationinoxygenenvironmentismo

5、reeffectivethanthatinconventionalwatervapour．Undernormaltemperatureandthechamberpressureofabout300Pa，thechargingphenomenonofabovesampleswereperfectlycompensated．Comparedwitllwatervapour,thehighqualityofsecondaryelectron(SE)imageswereobserved，the厶valuesinoxygenwerehigherandthefluctuaterangesw

6、eresmaller,theEbecamelowerandmorestably．Thehydroussamplessuchasvegetableandanimalalsocartgetmorefinelychargingcompensationeffectinoxygenenvironmentthaninwatervapourunderthepressureof200Paand50"C．Underthehighvacuummode，theoxygenelementcontentismuchhigerthanitschemistrytheoreticnumericalvalue，

7、duringquantitativeanalysisusingenergydispersivex—rayspectrometry(EDS)oftheoxygencontainedinsulatedsamples．Itmayrelatetotheseverechargingphenomenaexistedinsamplesurface，whichcausedthevalueof磊heighten．Onthecontrary,theoxygenelementcontentislowerthanc