測量電子顯微鏡碳厚度

在電子顯微鏡樣品鍍膜時，石英晶振片可控製鍍膜的厚度。這些晶振片以一定的頻率（新晶體(ti) 時約為(wei) 6兆赫）進行振蕩。通過測量鍍膜前和鍍膜後的頻率、鍍膜材質的比重和石英的幾何位置，可以計算出應用厚度。

然而，這種測量碳膜厚度的方法也有一些弊端。碳蒸發產(chan) 生的熱量和光線會(hui) 影響晶振片振蕩的頻率。過一段時間，等數值穩定後，才能得出合理的膜厚測量結果。圖1和圖2展示了蒸發過程隨著時間推移影響晶振片頻率的過程。Flash蒸發以全功率燃燒整段碳繩。脈衝(chong) 蒸發是通過一個(ge) 短的特定電壓發生的，以沉積少量的碳材料。Flash蒸發可以得到更厚的膜層，但其結果隻受碳繩影響。在Flash過程中，樣品會(hui) 產(chan) 生大量熱量。使用脈衝(chong) 蒸發時，膜厚每個(ge) 脈衝(chong) 的功率、脈衝(chong) 時間和脈衝(chong) 數量影響。相比Flash蒸發，脈衝(chong) 蒸發產(chan) 生的熱量更少。

軟件控製的碳繩脈衝(chong) 蒸發是一種創新方法（由Leica Microsystems為(wei) Leica EM ACE鍍膜機的新係列開發），它簡化了以前複雜的過程。在每個(ge) 特定的短脈衝(chong) 之後，每一個(ge) 脈衝(chong) 後的膜厚都會(hui) 得到測量。信息會(hui) 反饋到過程控製中，然後再執行一個(ge) 脈衝(chong) ，或成功完成鍍膜。這種方法滿足了高度精確的要求，創造出了1或2納米厚的薄層，無需經驗即可重現。

如果想評估碳膜厚度，但沒有晶振片測量係統，則可以采用一種簡單的視覺測試方法。對於(yu) 參考測試來說，這也是一種非常有用的方法。

碳蒸發在鍍金板或測試鋁箔上的碳，會(hui) 受其厚度影響呈現出明顯的顏色差異（見下麵的刻度）。蓋板或測試箔通過磁控濺射鍍膜約50納米的金，或者直到它看起來呈金色。圖片展示了塗有不同厚度的碳的金色蓋板。從(cong) 左到右：無塗層黃金，然後從(cong) 10納米碳膜層開始，逐級遞增5納米，直到40納米碳塗層。

圖3：樣本由安特衛普大學的Frédéric Leroux博士製作。

圖3.通過比較顏色，對金板測試箔上的碳層厚度進行視覺測試的原則

如果沒有晶振片測量係統，這種簡單的測試方法也能起到效果，但它顯然沒有石英測量係統精確。塗層厚度是在塗層過程結束後進行評估的。因此，它無法在塗層過程中給予反饋。很明顯，這是一個(ge) 粗略評估的方法，精度為(wei) +/-幾個(ge) 納米。它不能提供納米級別的沉積碳層精確信息，也不具備可重複性。綜合脈衝(chong) 測量可將精度控製在+0.5納米的範圍內(nei) ，同時確保再現性。