成功的扫描电子显微镜(SEM)的样品制备:导游

扫描电子显微镜采用电子束而不是光的光束,下面让我们看到传统的光学显微镜和图像结构的衍射极限在纳米级。

然而,电子显微镜的一个重要的警告是,样品必须暴露在恶劣的条件。

虽然光线很容易通过空气传播,电子则不是。因此,为了使用图像样本扫描电子显微镜(SEM),它必须暴露在真空。

此外,它可以是复杂的,甚至是不可能先形象不导电样品没有涂层的导电层,考虑到成像依赖于显微镜和样品之间的电子转移。

尽管扫描电镜样品制备可以复杂,它是至关重要的正确执行和精心创建有意义的和详细的图片。本指南提供了一个实用的轮廓扫描电镜样品制备,从样本收集到的成像。

收集样本

在扫描电镜成像的初始步骤,实际上是与所有类型的显微镜,是样本集合。

有许多典型的规则也适用于此处。当然,这是必要的,以确保样本选择代表了表面,散装材料或人口问题。

鼓励拍照前后样本收集,确保记录的样本是什么样子在它的自然状态。

样本收集问题的另一个重要方面用于运输的容器和样本存储;他们必须选择和处理,防止样品保护和破坏。

样品制备称为一个“干净”的过程,这就意味着在每一个阶段,从样本集合开始,应戴手套。

确定所需的水平的准备

两个扫描电镜样品制备的主要决定因素是样品的水分含量及其刚度。

也许奇怪这些元素紧密相连:例如,硬样本通常是干燥的(例如,复合材料或纳米线样品),亚博网站下载1、2而软样品往往具有较高的水分含量(如细胞培养或生物样品)。3

脱水和固定

软物质样本,像活细胞小生物,和组织,需要固定和脱水前成像。相反,干,硬样品不需要很多治疗和相对简单的图像。

固定是指化学处理的样品进行保护和稳定的结构。

固定通常由使用孵化缓冲发生化学固定剂,如戊二醛、甲醛、鞣酸;随后通常是使用四氧化锇post-fixation紧随其后。4绕过这个固定的过程自然会导致样品损失在脱水阶段。

样品可以冲洗和脱水后固定。如果一个示例包含任何水分,有必要执行脱水:当暴露在高真空条件下在显微镜下,所有的样品都必须是免费的水含量。5

虽然脱水使用用电吹风或化学物质很快,但并不一定提供最好的结果。事实上,这样的技术可以影响样品的完整性和风险损失,尤其是chemical-led快速脱水的情况下,使用化学品HMDS像(hexamethyldisilazane)。

两个临界点干燥(CPD)或冷冻干燥法通常用于实现高质量的结果——命名过程防止样品绕过突然到气体相变的影响。

临界点干燥(也称为超临界干燥)的名字是一个高温、高压的过程,允许液体顺利过渡到气体没有经过突然相界面。6

液态和气态之间的表面张力,在关键时刻,是零,因此液体可以从样品中删除没有损坏它们。

水通常是第一个替换为乙醇或丙酮(泡系列的样品增加浓度的溶剂)之前把它变成CPD机器,因为它有一个高温的临界点和不轻易混相液体有限公司2

它相对容易干燥的样品和保存他们的自然外观有限公司2有一个低温度临界点(31.0°C)。

冷冻干燥是一个更复杂的过程。冷冻干燥是通过把给定的样本冷冻干燥机。这台机器内部,水是首先从固相冻,随后升华进入气相。

不同的结果是由冷冻干燥和CPD。尽管CPD被认为是有效的样本成像高达约5000 x放大,可见除此之外放大结构损伤通常是可见的。

考虑到液体有限公司2是一个强大的溶剂,一些样品也可以部分参与CPD溶解的化学物质。这一点,因此,禁止使用CPD,高度溶于有限公司2

然而,重要的是要注意,冷冻干燥不会导致样品的溶解,一般可以使用更高的放大。当然,通常情况下,冷冻干燥生产分子构件(如崩溃和聚合和样品中可溶性元素可以被重新安置。

至关重要的是,样品搬到干燥存储后立即干燥,以防止环境湿度的积累。

暴露,清洁和抛光

揭示时所需的表面成像,有三个广泛的类的方法。这些都是如下:

  • 行动,如压裂、切割和抛光,可以通过机械作用或电解过程进行电解抛光
  • 机械变薄或gas-borne粒子磨损
  • 化学和物理治疗如化学变薄、化学抛光、等离子体蚀刻或聚焦离子束(FIB)。等离子体刻蚀和FIB原位显微镜本身中执行。

非常光滑的表面成像模式所需能量色散x射线光谱(EDS)——这意味着抛光是至关重要的。

相反,抛光没有必要对于普通的SEM,旨在调查形态。放大的程度,这种特征的成像和样品本身的性质决定使用这些技术。

氮鼓风机或风机可以是一个有效的方法去除尘埃样本。不建议“空气罐头”或“抹布”用于扫描电镜的准备。此类产品风险破坏样品,因为他们常常可以包含其他的化学物质。

越来越多的

这是关键,确保导电之间的联系是由存根和样品的顶部安装一个示例。因此,如下图所示,当使用粘合剂,必须有足够的用于启用一层连续的涂层样品之间的桥梁和存根。



图片来源:群体技术有限公司

尽管碳标签和碳带为100000 x放大提供实用程序,它们运行的风险生产出气或匍匐在SEM环境。由于这些原因,不建议使用更高的放大。采取这种预防措施确保电荷积累的样本是预防。

一般来说,粉末,它能充分运用少量的材料使用一次性刷一块碳带。一个刷通常是足够的,材料沉积在胶带的数量可以使用光学显微镜检查。

纳米粒子应yabo214该首先使用一个合适的溶剂溶解(如乙醇或异丙醇)。建议您挂载一个硅芯片存根使用碳水泥,然后彻底清洗。需要一个解决方案的3 - 5微升滴给好的样本分散。

涂层

最后一个阶段之前,图像可以捕获在SEM涂层。通常,现代显微镜制造商声称不需要涂层SEM成像由于现代显微镜的电荷补偿机制和低电压。然而,这个建议应该会见了审查。

收费降低图像质量即使在低电压,尽管收费的问题在现代显微镜不如老款的。例如,下图显示了极端的充电文物即使它只有1 keV被捕。

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确保免费可以“逃脱”示例(而不是积累,导致图像失真),涂层是至关重要的。然而,这只是涂层提供了许多优点之一。

信号可以被本地化的样品由于金属表面涂层。这给更详细的关于表面的信息,同时提高信噪比,二次电子发射和图像对比度。

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此外,通过涂层可以降低污染的风险。污染在SEM有两副面孔。首先,它可以减少图像质量,其次,它也可以逃避样本和导致破坏显微镜本身。

样品的直接涂层最小化任何显微镜污染的风险,因为它有效地“海豹”样本的同时改善图像质量。

涂料的另一个有效利用是有效地减少梁损伤,由于局部热量。在这个实例中,持续查看启用了一个位置,因为金属涂层的热导率确保热量可以流远离目标站点。

自然,这提供了特定的工具对于敏感的生物样本的风险被高温破坏或消失了。

使涂层的选择

SEM涂料时,有许多不同的合适的材料可供选择,通常取决于所需的放大。亚博网站下载当涂层在相同条件下,不同的金属有不同的晶粒大小——当成像小功能,只有小颗粒大小是合适的。

铱,钨或铂为纳米级的图像对象是关键。铬,金银也适合小的放大。

铬、钯和碳最适合背散射电子成像(疯牛病)。如果EDS是更可取的,碳是显而易见的选择,但钨和金也是不错的选择。这里的关键一步是涂层的材料给遥远的山峰的元素正在调查研究。

Quorum技术的SEM镀膜机

使用扫描电镜成像时,群体明白适当的样品制备让一切变得不同了。法定人数的Q +系列涂层的镀膜机提供了一个世界级的标准但避免大牌厂商的高额成本。

氧化和non-oxidizing金属都可能与群体turbomolecular-pumped镀膜机,同时他们rotary-pumped低溅射镀膜机适合non-oxidizing金属。

溅射镀膜,蒸发碳涂层SEM, FE-SEM和TEM与Q +系列应用程序是可能的。

引用

  1. 扫描电子显微镜的研究纤维增强聚合物纳米复合材料| IntechOpen。https://www.intechopen.com/books/scanning-electron-microscopy/scanning-electron-microscopy-study-of-fiber-reinforced-polymeric-nanocomposites
  2. Zarraoa, L。冈萨雷斯,m .美国&保罗。美国成像低维的纳米结构非常低的电压扫描电子显微镜:超浅地形和depth-tunable材料对比。Sci代表916263 (2019)。
  3. 节食要好,F。藏,r &与大肠干燥细胞,SEM, AFM和TEM hexamethyldisilazane:研究肝内皮细胞。杂志的显微镜186年84 - 7 (1997)。
  4. 霍斯,C。电子显微镜的植物细胞。(学术出版社,2012年)。
  5. Stadtlander, c . t . K.-H。脱水和补液问题对电子显微镜在生物组织处理。微指令。今天1332 - 35 (2005)。
  6. Tsotsas大肠& Mujumdar a S。现代干燥技术,体积3:产品质量和配方。(约翰·威利& Sons, 2011)。

这些信息已经采购,审核并改编自Quorum科技有限公司提供的材料。亚博网站下载

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  • 美国心理学协会

    Quorum技术有限公司(2021年9月28日)。成功的扫描电子显微镜(SEM)的样品制备:导游。AZoM。检索2023年3月10日,来自//www.washintong.com/article.aspx?ArticleID=20764。

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