扫描电镜（SEM）通过断层成像可以获得样品内部的三维结构信息。这种方法通常被称为聚焦离子束扫描电镜（FIB-SEM）断层成像，或者是通过特定的软件结合多视角图像进行重建。以下是常见的实现方式和操作步骤：

1. 基于 FIB-SEM 的断层成像

原理：

FIB（聚焦离子束）用来去除样品表层的微薄层。

SEM 在每次去除后扫描样品的截面图像。

多次重复操作，获得一系列连续的二维图像。

图像经过处理和重建，生成三维结构。

具体步骤：

样品制备：

将样品安装在样品台上，通常需要镀导电层（如金或碳）以避免电荷积累。

根据研究目标，可能需要对样品进行切割或固定，以确保目标区域能够被离子束处理。

区域选择：

使用 SEM 确定需要进行断层成像的样品区域。

FIB 用来标记切割区域，定义断层成像的范围。

FIB 去除表层：

利用聚焦离子束（通常为 Ga⁺ 离子），逐层去除样品的材料，去除厚度可以在纳米量级精确控制（如 10 nm/层）。

SEM 图像采集：

每去除一层后，用 SEM 获取切面图像。

需要调节 SEM 的工作参数（如加速电压、探测器类型）以优化图像质量。

图像处理：

收集到的所有二维图像通过去噪、对齐、配准等处理。

使用专门的断层重建软件（如 Avizo、Amira 或 ImageJ 的 3D 插件）生成三维模型。

三维重建和分析：

重建后的三维模型可以用于观察样品内部结构、分析体积、测量尺寸或评估缺陷。

优点：

高分辨率：能够在纳米级分辨率下进行三维重建。

局部化：可以对样品的特定区域进行精细分析。

缺点：

破坏性：FIB 处理会损坏样品。

时间长：需要重复采集和处理图像，耗时较多。

2. 通过多视角 SEM 图像重建

原理：

对样品进行不同角度的 SEM 成像（类似 CT 成像）。

利用计算机算法将这些多视角图像重建为三维结构。

具体步骤：

样品旋转：

使用带旋转功能的样品台，从不同角度获取 SEM 图像。

每次旋转角度可精确到 1° 或更小，以确保成像的连续性。

图像采集：

对样品进行多角度 SEM 扫描，获取 2D 投影图像序列。

保持成像条件一致（如电压、工作距离、探测器设置）。

图像重建：

将采集到的多角度图像输入断层重建软件。

通过算法（如反投影算法、ART 或 FBP）计算样品的三维结构。

优点：

非破坏性：样品在成像过程中不会被损坏。

更适合轻质材料或对损伤敏感的样品。

缺点：

分辨率低于 FIB-SEM。

样品几何形状复杂时，可能会导致图像失真。

3. 基于冷冻断层的 SEM 成像

原理：

冷冻样品后，利用 SEM 和 FIB 结合的方式逐层切割和成像。

冷冻保护样品的内部结构，尤其是生物样品。

适用场景：

生物学领域（如细胞和组织结构的三维重建）。

水合样品或易受离子束损伤的材料。

断层成像应用领域：

材料科学：

分析材料的内部结构、孔隙率和分布特性。

检测材料缺陷或裂纹。

生物学：

重建细胞或组织的三维结构。

研究亚细胞器的形态和分布。

半导体行业：

分析晶体管、纳米级电路的内部结构。

检测制造过程中的缺陷或异物。

地质学：

分析岩石或矿物的微观结构。

测量孔隙度和渗透性。

以上就是威尼斯886699小编分享的扫描电镜如何进行断层成像。更多扫描电镜产品及价格请咨询