扫描电子显微镜(SEM)测量厚度,通常采用截面观察法,即制备样品横截面后,通过二次电子或背散射电子图像进行标定测量,属于一种间接的二维图像分析技术。

就测量能力而言,SEM量测厚度的范围大致在几纳米(nm)到数百微米(μm)之间,部分情形可扩展至毫米级。常规钨灯丝SEM在最佳条件下可分辨3~5 nm的细节,而场发射SEM的分辨率可达1 nm甚至更低,因此理论上能对1 nm以上的薄膜进行厚度量测。
实际工作中,受样品制备质量、衬度及边缘效应影响,可靠的可量测厚度下限一般建议为5~10 nm;对于亚10纳米的超薄膜,更推荐使用透射电子显微镜(TEM)。上限方面,SEM样品室和载台通常能够容纳高度数厘米的样品,低倍下可一次成像毫米级的截面,故可测厚度可轻松覆盖数百微米,甚至达到1~2 mm以上。
综上所述,SEM量测厚度的典型实用区间为10纳米至500微米,通过更换放大倍率和视场,可灵活应对从纳米薄膜到厚涂层、镀层及膜层的厚度评估,是一套既直观又具备纳米级空间分辨率的厚度量测方案。

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