掃描電鏡中為何需要樣品涂層?
日期:2025-02-10
在掃描電鏡(SEM)中,樣品涂層是常見(jiàn)的樣品制備步驟之一,尤其是對(duì)于非導(dǎo)電樣品。樣品涂層的主要作用是增強(qiáng)成像效果,減少一些常見(jiàn)問(wèn)題的影響。以下是樣品涂層的具體原因及作用:
1. 防止電荷積累
原因:
掃描電鏡依靠電子束與樣品的相互作用成像,非導(dǎo)電樣品容易發(fā)生電荷積累(charging effect)。這些積累的電荷會(huì)干擾電子束,導(dǎo)致圖像出現(xiàn)偽影、亮斑或模糊。
涂層作用:
在樣品表面沉積一層導(dǎo)電材料(如金、鉑或碳),提供一個(gè)電子通路,使電荷能夠流出,避免電荷積累對(duì)圖像的影響。
2. 提高信號(hào)強(qiáng)度和圖像質(zhì)量
原因:
非導(dǎo)電或低導(dǎo)電性樣品可能不能有效產(chǎn)生足夠的二次電子或背散射電子信號(hào),導(dǎo)致成像對(duì)比度低。
涂層作用:
導(dǎo)電涂層可以增強(qiáng)樣品的二次電子發(fā)射,提高信噪比,從而獲得更清晰的圖像。
3. 保護(hù)樣品表面
原因:
某些樣品(如生物樣品或軟材料)在電子束輻照下可能會(huì)受到損傷(如燒蝕或表面形態(tài)改變)。
涂層作用:
涂層材料可以保護(hù)樣品表面,減少高能電子束直接對(duì)樣品的損傷。
4. 提高表面導(dǎo)電性的一致性
原因:
某些樣品表面可能存在導(dǎo)電性不均勻的情況,會(huì)影響成像結(jié)果。
涂層作用:
均勻覆蓋的涂層材料可消除導(dǎo)電性不均勻?qū)﹄娮邮上竦挠绊懀@得更均勻的圖像。
5. 提高背散射電子信號(hào)的反差
原因:
背散射電子信號(hào)的強(qiáng)度與樣品的原子序數(shù)(Z值)有關(guān),某些低原子序數(shù)樣品的信號(hào)較弱。
涂層作用:
在樣品表面涂覆高原子序數(shù)的金屬(如金或鉑)可以增強(qiáng)背散射電子信號(hào),改善圖像反差。
常用涂層材料
金(Au)
高導(dǎo)電性和高原子序數(shù),適用于高分辨率成像。
但涂層顆粒較大,不適合超高分辨率應(yīng)用。
鉑(Pt)或鈀(Pd)
導(dǎo)電性好,顆粒較小,適合高分辨率要求。
碳(C)
原子序數(shù)低,不影響背散射電子成像的化學(xué)信息。
常用于能量色散 X 射線光譜(EDS)分析,以避免干擾。
鉻(Cr)
表面涂層較薄,適合對(duì)樣品細(xì)節(jié)的觀察。
樣品涂層的制備方法
濺射涂層(Sputter Coating)
適合金、鉑等金屬涂層。
均勻性好,涂層厚度可控。
真空蒸鍍(Vacuum Evaporation)
常用于碳涂層。
涂層厚度適中,不會(huì)覆蓋樣品細(xì)節(jié)。
離子濺射法
用于細(xì)小顆粒的金屬涂層制備。
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作者:澤攸科技