Trong kính hiển vi điện tử quét, độ phóng đại ảnh đơn giản chỉ là tỷ số của độ dài bước quét C trên màn hình CRT với độ dài bước quét X trên mẫu (hình 2.7). Với một màn hình CRT rộng 10 cm, sẽ có độ phóng đại M: X cm X C M 10 (2.13)
Độ phóng đại ảnh của thiết bị SEM không phụ thuộc vào vật kính mà phụ thuộc kích thước chùm điện tử và khả năng quét của chùm điện tử (chùm điện tử càng hẹp, bước quét càng bé thì độ phóng đại ảnh càng lớn). Bảng dưới đây dưa ra một vài giá trị của độ phóng đại ảnh và độ dài bước quét theo công thức (2.13). M (Mag) X 10X 1 cm 100X 1 mm 1000X 0.1 mm 10 kX 10 µm 20 kX 5 µm 50 kX 2 µm
Bảng 2.3. Quan hệ giữa độ phóng đại và độ dài bước quét.
Pixel
Một điểm liên hợp trên mẫu mà từ đó sinh ra các tín hiệu hình ảnh tương ứng với một điểm ảnh (picture element) được gọi là pixel. Nếu không có sự hỗ trợ của thiết bị quang học, mắt người bình thường không thể phân biệt được một cách tin cậy các chi tiết nhỏ hơn 0,1mm (100µm), vì vậy đường kính nhỏ nhất của một điểm ảnh trên màn hình CRT hay trên giấy ảnh là 100µm, đường kính của điểm liên hợp trên mẫu là P sẽ có giá trị nhỏ hơn, phụ thuộc vào độ phóng đại M. M m P 100 (2.14) M (Mag) P 10X 10 µm 100X 1 µm 1000X 0.1 µm 10 kX 10 nm 20 kX 5 nm
50 kX 2 nm
Bảng 2.4. Quan hệ giữa độ phóng đại và kích thước của Pixel.
Độ phóng đại tới hạn
Sự thay đổi độ phóng đại ảnh không liên quan tới việc thay đổi dòng điện trong thấu kính điện từ mà chỉ liên quan tới sự thay đổi dòng điện trong các cuộn quét. Độ phóng đại ảnh có thể dễ dàng thay đổi, người vận hành thiếu kinh nghiệm thường có xu hướng làm việc với độ phóng đại cao nhất mà thiết bị có thể đạt được. Thông thường, trên mẫu có các chi tiết có kích thước nhỏ nhất cần quan tâm, mà với độ phóng đại đủ lớn có thể dễ dàng quan sát được bằng mắt thường, việc tăng độ phóng đại cao hơn nữa không những không làm tăng thông tin chi tiết của đối tượng mà còn làm giảm diện tích quan sát trên mẫu.
Trong điều kiện bình thường, mắt người có khả năng phân giải tới 100 μm, vì vậy độ phóng đại ảnh tối ưu có thể xác định được như sau:
S m
Mc 100 (2.15) trong đó S là kích thước của chi tiết nhỏ nhất của đối tượng cần khảo sát.
Ngoài ra, trong một số điều kiện vận hành đặc biệt nào đó của thiết bị và các đặc trưng của mẫu, độ phóng đại bị giới hạn bởi diện tích điểm hội tụ chùm điện tử trên mẫu. Giới hạn này xảy ra khi diện tích mà từ đó sinh ra các tín hiệu lớn hơn đường kính pixel (có thể từ 1,5 đến 2 lần đường kính điểm hội tụ chùm điện tử tới). Ví dụ, nếu thiết bị SEM đang được vận hành dưới các điều kiện mà cho đường kính chùm hội tụ là 50 nm, các điện tử tín hiệu sẽ có thể được sinh ra từ vùng có đường kính ít nhất là 75 nm vì thế ta có độ phóng đại tới hạn:
X m m Mc 1300 075 , 0 100 (2.16) Với độ phóng đại tới hạn này vẫn có thể thu được hình ảnh sắc nét của chi tiết nhỏ nhất. Nếu làm việc với độ phóng đại cao hơn, sẽ có sự chồng phủ các tín hiệu điện tử thứ cấp sinh ra từ các pixel liền kề và hình ảnh thu được sẽ bị nhòe.