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徠卡電子顯微鏡鍍膜技術(shù)簡(jiǎn)要介紹

點(diǎn)擊次數(shù):586 更新時(shí)間:2023-04-26


電子顯微鏡領(lǐng)域需要對(duì)樣本進(jìn)行鍍膜處理才能改善樣本的成像效果。在樣本上形成一層金屬導(dǎo)電層可抑制電荷聚積、減少熱損傷,并改善SEM對(duì)樣品拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)檢測(cè)所需的二次電子信號(hào)量。在x射線(xiàn)顯微分析中,網(wǎng)格上支持膜,TEM觀察復(fù)型樣品中的背底支撐膜,涉及既對(duì)電子束透明但同時(shí)具備導(dǎo)電效果的精細(xì)碳膜。具體需要采用的鍍膜技術(shù)取決于分辨率和應(yīng)用。

SEM成像前所需的鍍膜處理

導(dǎo)電性很差或不導(dǎo)電的材料樣本(陶瓷、聚合物等)需要碳鍍膜或金屬鍍膜。低溫樣本經(jīng)過(guò)冷凍斷裂后進(jìn)行金屬鍍膜處理(徠卡EM ACE600冷凍斷裂和徠卡EM VCT500),并在低溫SEM下成像。

 
TEM成像前的鍍膜處理

由聚醋酸甲基乙烯脂(formvar)所覆蓋的TEM網(wǎng)格需要進(jìn)行碳鍍膜處理來(lái)獲得導(dǎo)電性能。使用輝光放電處理網(wǎng)格,否則溶液不會(huì)粘附并分布在網(wǎng)格上。冷凍斷裂樣本以低角度進(jìn)行金屬鍍膜處理,然后再對(duì)薄膜進(jìn)行碳鍍膜處理(Leica EM ACE600冷凍斷裂或徠卡EM ACE900),從而生成可在TEM中成像的復(fù)型。

濺射鍍膜

SEM的濺射鍍膜是一種工藝過(guò)程,是將導(dǎo)電金屬如金(Au)、金/鈀(Au/Pd)、鉑(Pt)、銀(Ag)、鉻(Cr)或銥(Ir)等超薄導(dǎo)電金屬的涂層鍍膜在不導(dǎo)電或?qū)щ娦院懿畹臉颖旧?。濺射鍍膜可防止因靜電場(chǎng)的累積而使樣本電荷聚積。濺射鍍膜還能增加在SEM中從樣本表面檢出的二次電子量,從而提高信噪比。用于SEM的濺射薄膜厚度通常為2-20nm。

SEM樣本采用金屬濺射鍍膜的優(yōu)勢(shì):

  • 減少顯微鏡電子束損傷

  • 增加熱傳導(dǎo)

  • 減少樣本電荷累積(提高導(dǎo)電性能)

  • 改善二次電子發(fā)射

  • 減少電子束穿透深度,提高邊緣分辨率

  • 保護(hù)對(duì)射束敏感的樣本


碳蒸鍍

碳的熱蒸發(fā)廣泛用于電子顯微鏡的樣本制備。在一個(gè)真空系統(tǒng)內(nèi),在兩個(gè)高電流電極之間安裝一個(gè)碳源 – 無(wú)論采用線(xiàn)狀還是棒狀形式。當(dāng)碳源加熱到其蒸發(fā)溫度時(shí)就會(huì)有一股細(xì)小的碳流沉積在樣本上。碳蒸鍍?cè)贓M電子顯微鏡中的主要應(yīng)用是X射線(xiàn)顯微分析和(TEM)網(wǎng)格上的樣本支撐薄膜。
 
電子束蒸鍍

金屬和碳都可以被蒸鍍。電子束蒸鍍方法可以得到精細(xì)鍍膜,是一種非常有方向性的鍍膜過(guò)程,其鍍膜區(qū)域比較有限。電子匯聚在靶材上,靶材得到加熱并進(jìn)一步蒸發(fā)。電子束中的帶電粒子被移除。因此,一束電量很低的電子束打到樣品表面。熱量降低,帶電粒子對(duì)樣本的影響會(huì)減少。少數(shù)幾次運(yùn)行后,電子源須重新加載并清理。一般來(lái)說(shuō),在必須進(jìn)行定向鍍膜(投影和復(fù)型)或需要精細(xì)鍍膜時(shí)使用電子束蒸發(fā)鍍膜。

低溫技術(shù)介紹

冷凍斷裂包括一系列技術(shù),這些技術(shù)可揭示并復(fù)制細(xì)胞器及其他膜結(jié)構(gòu)的內(nèi)部組成,以便在電子顯微鏡下進(jìn)行檢查。冷凍蝕刻通過(guò)升華去除冰層,暴露出原本隱藏的膜表面。

冷凍干燥簡(jiǎn)稱(chēng)凍干處理,在高真空條件下(升華)可去除冷凍樣本中的水分。這樣一來(lái)就能夠獲得干燥穩(wěn)定的樣本并且可在電子顯微鏡下成像。

應(yīng)用


圖1:蚊子的觸須(感謝奧地利維也納Daniela Gruber博士提供的圖片)


圖2:果蠅復(fù)眼(感謝徠卡顯微系統(tǒng)應(yīng)用專(zhuān)家Kim Rensing提供的圖片)


圖3:葉螨(感謝徠卡顯微系統(tǒng)應(yīng)用專(zhuān)家Kim Rensing提供的圖片) 


圖4:蚊子腿(感謝奧地利維也納大學(xué)細(xì)胞成像與超微結(jié)構(gòu)研究核心實(shí)驗(yàn)室Daniela Gruber博士提供的圖片)


圖5:觸須細(xì)節(jié)(感謝奧地利維也納大學(xué)細(xì)胞成像與超微結(jié)構(gòu)研究核心實(shí)驗(yàn)室Daniela Gruber博士提供的圖片)


圖6:蚊蟲(chóng)復(fù)眼(感謝奧地利維也納大學(xué)細(xì)胞成像與超微結(jié)構(gòu)研究核心實(shí)驗(yàn)室Daniela Gruber博士提供的圖片)

 
不同的鍍膜方法
 


不同鍍膜方法的典型應(yīng)用

 


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