掃描電鏡-掃描電鏡樣品的導(dǎo)電處理-SEM測(cè)試

一、金屬鍍膜法

1、金屬鍍膜具有如下效果：

1）樣品鍍膜后易產(chǎn)生大量二次電子，使圖像反差，亮度、分辨率和清晰度都得到改善，從而提高圖像質(zhì)量；

2）鍍膜防止了來自組織內(nèi)部的信息混入到有用的信號(hào)中，保證收集到的信號(hào)是樣品表面的信號(hào)，從而使圖像更真實(shí)；

3）金屬膜的機(jī)械強(qiáng)度和抗電子轟擊能力都比生物樣品強(qiáng)，所以鍍膜能防止或減輕電子束對(duì)樣品的損傷；

4）金屬材料的電阻率比生物材料低，樣品與樣品臺(tái)的鍍膜是相連的，這有和次電子的釋放，從而防止或減輕樣品的放電現(xiàn)象。

2、非導(dǎo)體試樣表面噴鍍一層導(dǎo)電膜，這層導(dǎo)電膜必須符合如下要求：

1）厚度要盡可能均勻；

2）膜本身沒有結(jié)構(gòu)或者是微細(xì)到難以查出的程度；

3）膜要薄，不會(huì)掩蓋樣品表面原來的微細(xì)結(jié)構(gòu)；

4）這層膜二次電子的發(fā)生率要多；

5）膜本身不能因?yàn)閽呙桦娮邮娜肷涠l(fā)生變化，在大氣中保存樣品不變質(zhì)，在化學(xué)上要穩(wěn)定。

3、金屬鍍膜一般有兩種方法：

1）真空蒸發(fā)噴鍍

真空蒸發(fā)噴鍍的原理是金屬在真空中加熱到某種程度時(shí)就會(huì)熔化蒸發(fā)，蒸發(fā)的金屬在樣品表面形成一薄層金屬膜。由于樣品表面是凹凸不平的，在噴鍍時(shí)，為了盡可能從各種角度將嗅的原子均勻地附著在樣品表面，在真空噴鍍儀中要進(jìn)行樣品的傾斜旋轉(zhuǎn)。傾斜旋轉(zhuǎn)裝置通常連在電機(jī)上，轉(zhuǎn)速為100 r/min左右。

真空蒸發(fā)噴鍍的特點(diǎn)是對(duì)樣品損傷小、污染小、可噴鍍銅、鋁等廉價(jià)金屬，對(duì)于表面凹凸較大的材料，可先噴上一層碳，再上一層金屬。

2）離子濺射噴鍍

在低氣壓系統(tǒng)中，氣體分子在相隔一定距離的陽極和陰極之間的強(qiáng)電場(chǎng)作用下電離成正離子和電子，正離子飛向陰極，電子飛向陽極，二電極間形成輝光放電。在輝光放電過程中，具有一定動(dòng)力的正離子撞擊陰極，使陰極表面的原子被逐出，稱為濺射。離子濺射噴鍍的原理是在離子濺射鍍膜機(jī)中，擬噴鍍的金屬板為陰極，樣品臺(tái)為陽極，這部分裝置密封在玻璃罩中，對(duì)其抽直空。當(dāng)真空度達(dá)到1.33~13.33 Pa時(shí)，在陽極和陰極加700~2500 V的高電壓。極間產(chǎn)生輝光放電，形成等離子區(qū)，正離子在等離子區(qū)電場(chǎng)的加速作用下轟擊陰極，濺射出金屬粒子。由于金屬粒子的彈出方向是隨意的，它和殘余氣體分子碰，從各個(gè)方向均勻地落到樣品表面上。離子濺射噴鍍的特點(diǎn)包括以下幾點(diǎn)：

① 空氣離子撞擊下的金屬顆粒小，鍍膜細(xì)膩；

② 帶負(fù)電硝的金屬顆粒是在正電位作用下飛向陽極的，面樣品表面各部位正電位相同，所以膜均勻，沒有死角；

③ 鍍膜厚度容易控制。通過控制離子電流強(qiáng)度的大小和真空度的高低，可以調(diào)節(jié)產(chǎn)生離子的數(shù)量，決定被撞擊下金屬顆粒的多少，從而控制了鍍膜厚度；

④ 濺射時(shí)的原子內(nèi)能為10 eV左右，要比真空鍍膜時(shí)原子具有的能量大100倍，所以離子濺射鍍膜附著力強(qiáng)，金屬利用率也高。

3）離子濺射該膜與真空鍍膜相比，其主要優(yōu)點(diǎn)是：

① 裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使用方便，濺射一次只需幾分鐘，而真空膜則要半個(gè)小時(shí)以上；

② 消耗金屬少，每次約幾毫克；

③ 對(duì)同一種鍍膜材料，離子濺射鍍膜質(zhì)量好，能形成顆粒更細(xì)、更致密、更均勻、附著力更強(qiáng)的膜。

4、鍍膜材料的選擇

鍍膜材料的選擇取決于鍍膜的目的、鍍膜方式以及鍍膜材料本身的性質(zhì)。在掃描電鏡中最常用的鍍膜材料是金，原因是金具有熔點(diǎn)較低、易蒸發(fā)、化學(xué)穩(wěn)定性好、與通常使用的籃狀加熱器（鎢絲制成）不發(fā)生任何作用以及二次電子和背反射電子發(fā)射效率高等優(yōu)點(diǎn)。

另一種常用的膜材料是合金。實(shí)踐表明，當(dāng)金的鍍膜厚度超過10 nm時(shí)，會(huì)形成數(shù)十納米尺寸的粒狀結(jié)構(gòu)，這種人為結(jié)構(gòu)會(huì)影響真實(shí)形貌觀察。如果采用Au-Pd合金，由于粒狀結(jié)構(gòu)的尺寸很小(約為0.3 nm)，可以克服上述缺點(diǎn).此外，從噴鍍的難易程度以及粒度和圖像質(zhì)量等的綜合比較，可以看到Au-Pd合金是一種最好的鍍膜材料。有時(shí)為了節(jié)約金屬材料，對(duì)于X射線顯微分析，陰極熒光研究和背反射電子像觀察等可以用碳，也可以用鋁或其他原子序數(shù)較小的材料作為鍍膜材料。

二、導(dǎo)電染色法

利用某些金屬鹽溶液對(duì)生物組織的蛋白質(zhì)、脂類、淀粉等成分進(jìn)行化學(xué)結(jié)合作用,使樣品表面離子化或產(chǎn)生導(dǎo)電性能良好的金屬化合物,以提高樣品耐受電子束轟擊的能力，增加反差,增強(qiáng)圖像立體感,細(xì)節(jié)清晰。

對(duì)組織導(dǎo)電液的要求是：能染組織塊、組織結(jié)構(gòu)保存完好、不污染組織、不掩蓋微細(xì)結(jié)構(gòu)、導(dǎo)電性能良好、二次電子產(chǎn)率高以及反差強(qiáng)等。常用的組織導(dǎo)電液有KI、AgNO3、醋酸鈾、醋酸鉛、檸檬酸鉛、單寧酸、四氯化錫、高錳酸鉀、重鉻酸鉀等。

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