图像发白、畸变、漂移？一文搞定扫描电镜荷电效应成因与消除方法

牛亚伟 2026-09-04

做扫描电镜测试时，你是否常遇到样品图像发白、边缘畸变、画面漂移模糊等问题？多数情况下，这并非仪器故障，而是荷电效应在干扰成像效果。

场发射扫描电子显微镜因具有分辨率高、景深长、立体感强和细节丰富等特点，可以对材料进行显微结构形貌表征，同时还能定性、定量测量微观区域内的化学成分。

现今，扫描电镜对材料形貌表征遇到的最大瓶颈是：很多材料,尤其是非金属材料和有机材料导电性能不佳，由于入射电荷与出射电荷不守恒导致电荷的积聚，产生荷电效应。

什么是荷电效应

扫描电镜中的入射电子束和导电性不良的样品作用后，会在样品表面产生过多的电子或者空穴，在样品表面形成不稳定的电场，造成扫描电镜图像中出现白色或者黑色的条纹、区域。这种现象常被称为“放电现象”或者“荷电现象”。

荷电效应的不良影响

荷电效应会在样品表面产生静电场,它会影响二次电子的产生和出射的过程,导致图像衬度反差增大、图像扭曲、漂移晃动等非正常现象：

①异常反差：二次电子发射受到电荷积累不规则的影响，会造成最终接收到的观察图像一部分异常亮，一部分变暗；

②图像畸变：由于荷电产生的静电场作用，使得入射电子束在照射过程中产生不规则偏转，从而造成图像畸变或者出现阶段差；

③图像漂移：由于静电场的作用使得入射电子束往某个方向偏转而形成图像漂移；

③亮点与亮线：带电试样因电荷集聚的不规律性经常会发生不规则放电，结果图像中出现不规则的亮点与亮线；

⑤图像“很平”没有立体感：通常产生该现象的原因是由于扫描速度较慢，每个像素点驻留时间较长，而引起电荷积累，图像看起来很平，完全丧失立体感。

图像出现黑白条纹

图像扭曲

图像失真（表面被磨平）

荷电的缓解消除

左为样品无薄涂，粉末样品堆积严重，导电性差，产生荷电现象。

右为样品薄涂，粉末样品分散性好，导电性好，成像较好。

左为样品无搭桥，导电区域受荷电影响，噪音大。

右为样品搭桥至导电区域，信噪比变好。

左为样品无喷镀，荷电严重。

右为样品喷镀Pt，表面形成导电膜，成像好。

左图加速电压：5kV、发射束流：10uA、拍照参数：High /Slow 20s（CSS）

右图加速电压：3kV、发射束流：5uA、拍照参数：High /Slow 20s（CSS）

左图加速电压：5kV、发射束流：7uA、拍照参数：High /Slow 20s

右图加速电压：5kV、发射束流：7uA、拍照参数：High /Fast 32

左图加速电压：5kV、发射束流：10uA、拍照参数：High /Slow 20s

右图加速电压：5kV、发射束流：10uA、拍照参数：High /Slow 20s(CSS)

左图加速电压：3kV 、发射束流：5uA、拍照参数：High /Fast 32

右图加速电压：3kV、发射束流：5uA、拍照参数：Normal /Slow 40s(CSS)

不导电样品测试要求总结

内容来源：材料与器件检测技术中心

责任编辑：展源

审　　核：何发