チャージバランス

charge balance

[目次：理論]

チャージバランスとは、試料が正の帯電でも負の帯電でもない、すなわち帯電のない状態をいう。
一般に、非導電性試料をそのまま観察すると、試料表面の部分部分で、試料に入射する電子よりも試料から放出する電子が多かったり、あるいは少なかったりするために、試料が帯電する。放出電子が入射電子よりも多いときは正に帯電(ポジティブチャージ)し、少ないときは、負に帯電(ネガティブチャージ)する。
理論上は、図に示すように、試料に入射する電子と、試料から放出する電子が同数であれば、電荷のバランスがとれて帯電しない。試料表面への導電性物質をコーティングできない場合は、加速電圧を下げたり、試料傾斜角を大きくすることで二次電子放出効率が大きくなることを利用して、帯電が起こらない条件を探さなくてはならない。例えば、加速電圧を1kV程度に下げ、試料の傾斜角度を60°もしくはそれ以上にすることで、二次電子像の帯電現象をほとんど目立たなくできることがある。ただし、実際には、試料表面では部分的な組成の差や凹凸の違いによって二次電子の放出率が一様ではないために、均一な組成でしかも表面が平坦な試料以外では、試料の全面で完全にチャージバランスをとることは困難である。

チャージバランス⇒図

Charge balance means that there is no electric charging on a specimen.
When a non-conductive specimen is observed without conductive coating, the specimen can be electrically charged partially due to imbalance between the electrons emitted from the specimen and the incident (primary) electrons. Positive charging occurs when the amount of the electrons emitted from the specimen is greater than that of the incident electrons. Negative charging occurs for the opposite case. In theory, as shown in the figure below, if the number of the incident electrons to the specimen is the same as that of the electrons emitted from the specimen, the charges that enter and exit are balanced and the specimen is not charged. For the specimens in which conductive coating is not possible, it is requested to find the condition for no charging or charge balance by lowering the accelerating voltage or increasing the specimen tilt angle because these two measures can increase the efficiency of the secondary electron emission. For example, by lowering the accelerating voltage to about 1 kV or by increasing the tilt angle to 60 degrees or more, the charging phenomenon in the secondary electron image may almost disappear in some cases. However, the secondary electron emission ratio is not the same for the entire specimen surface because of its local compositional difference and/or local unevenness. Thus, it is difficult to accomplish charge balance in the whole specimen surface except for a special specimen with uniform composition and flat surface.