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掃描電鏡樣品制備的 5 個注意事項(xiàng)
掃描電鏡為精密儀器,,在觀察樣品前一定要重視樣品制備,。如果樣品存在問題或制樣不當(dāng),不僅無法得到理想的效果,,還會對電鏡造成損傷,,影響儀器測試性能,甚至造成設(shè)備故障,,造成不可挽回的損失,。
掃描電鏡樣品制備的 5 個注意事項(xiàng)
1. 樣品為干燥無水固體,無易揮發(fā)溶劑,;
2. 觀察面應(yīng)該清潔,,無污染物;
3. 導(dǎo)電和導(dǎo)熱性能好,;
4. 電子束下樣品熱穩(wěn)性要好,,且不會被電子束分解;
5. 磁性較強(qiáng)樣品要預(yù)先去磁,。
樣品需要干燥無水,、無易揮發(fā)溶劑。樣品需要放入掃描電鏡真空腔室內(nèi),,如果樣品中含水或易揮發(fā)溶劑,,會在真空環(huán)境中揮發(fā)出來,水蒸氣或揮發(fā)溶劑會加速燈絲陰極材料揮發(fā),,從而極大降低燈絲壽命,,甚至引起燈絲故障;大量氣體分子進(jìn)入真空腔室,,亦會引起電鏡真空錯誤,,甚至造成分子泵故障;同時氣體分子會散射電子,,增加電子束能量分散,,降低儀器分辨能力和信噪比。
解決方案:
針對含水或易揮發(fā)溶劑樣品,,需要將樣品干燥后再放入電鏡進(jìn)行觀察,,為保證樣品干燥過程中表面形貌不被破壞,必要時可采用臨界點(diǎn)干燥和冷凍干燥,。對于含水的生物樣品,,既要保持完好的組織和細(xì)胞形貌,,還要保證樣品充分干燥,因此,,需要經(jīng)過化學(xué)或物理方法固定,、脫水和干燥后再進(jìn)行觀察,或者利用飛納電鏡溫控樣品杯對樣品進(jìn)行成像,。
奶酪掃描電鏡圖像
蘋果掃描電鏡圖像
飛納電鏡溫度控制樣品杯可以自動控溫,適用于生物,、有機(jī)等樣品,,使樣品減少水分的蒸發(fā),得以保持原貌,,并且減少電子束對樣品的損傷,,延長觀察時間。上圖中奶酪和蘋果未經(jīng)干燥處理,,直接使用溫控樣品杯觀察,。
樣品觀察面需要清潔、無污染物,。樣品在制備,、拿取和保存過程中都要保持干凈無塵,主要污染物為灰塵,、手印,、人體分泌物(口水和汗液)及微量油脂等。因此,,在拿取與制備樣品時需要佩戴干凈無粉手套,,使用的剪刀、鑷子等制樣工具亦要保持干凈,。
對于需要分析的塊狀樣品,,如金屬斷口上通常會黏附油污、碎屑或粉塵等,,它們除了影響觀察結(jié)果之外,,還容易引起電鏡真空腔室和電子光路器件污染。
對于金相樣品,,經(jīng)過環(huán)氧樹脂鑲嵌,、拋磨后,其表面會黏附有拋光膏顆粒,、砂紙顆粒和環(huán)氧樹脂碎屑,,放入掃描電鏡觀察前,需要先用水沖洗干凈,,再用乙醇等有機(jī)溶劑超聲清洗,,烘干處理后即可,。
制備粉末樣品時,其厚度均勻,,表面平整,,且量不要太多,但必須要牢固的粘貼在導(dǎo)電膠上,。樣品放入掃描電鏡前需用較大氣流吹掃(推薦使用除塵氣罐或壓縮氣體),,以便將未粘牢的樣品顆粒吹掉。
測試的粉末樣品個數(shù)較多時,,制備過程中注意防止樣品交叉污染,。切記 不要在放置電鏡房間內(nèi)吹掃樣品,以免飛起的樣品顆粒污染電鏡,。
樣品導(dǎo)電導(dǎo)熱性能要好,。掃描電鏡聚焦成像時,電子束直接照射樣品表面,,如果樣品材料不導(dǎo)電會產(chǎn)生荷電效應(yīng)(也稱充電效應(yīng)),。負(fù)電荷電子局部積累,抑制入射電子和出射信號,,引起圖像變形和位移,,無法進(jìn)行聚焦。
針對不導(dǎo)電樣品,,可以采用噴鍍碳或金屬以提高材料的導(dǎo)電,、導(dǎo)熱性能,同時還能增強(qiáng)樣品信號發(fā)出量,。在樣品表面噴鍍導(dǎo)電膜,,對能譜檢測結(jié)果有所影響,針對有些無法噴鍍的樣品,,可采用低真空模式觀察樣品以緩解荷電效應(yīng),。
方糖掃描電鏡圖像樣品產(chǎn)生充電效應(yīng) 方糖掃描電鏡圖像低真空下無充電效應(yīng)
電子束下樣品熱穩(wěn)性要好,且不會被電子束分解,。在掃描電鏡正常觀察圖像時,,電子探針的束流通常為 nA 級別,所以對于大多數(shù)樣品,,受熱不是問題,。但對一些熱敏材料會出現(xiàn)損傷,觀察部位出現(xiàn)起泡,、龜裂,、孔洞(熱損傷),甚至有些樣品在高溫下分解,釋放氣體或物質(zhì)(熱分解),,當(dāng)他們進(jìn)入電鏡內(nèi)部,,勢必會影響電鏡性能,甚至引起故障,。
這類樣品多為生物和有機(jī)聚合物樣品,,在表面鍍膜可以提高樣品的穩(wěn)定性,觀察時也盡量選擇較小加速電壓和束流強(qiáng)度,,以減少電子束對樣品的損傷,。
磁性樣品 會影響電子束運(yùn)動軌跡,導(dǎo)致圖像出現(xiàn)異常和像散現(xiàn)象,。如果小的磁性顆粒沒有粘貼牢固,,容易被吸入電鏡真空腔室內(nèi)部,引起電鏡污染,,造成電鏡成像故障。
因此在觀察磁性材料時需要格外小心,,利用壓縮氣體嚴(yán)格吹掃,。針對一些較強(qiáng)磁性材料必須進(jìn)行消磁處理。