SEM扫描电镜形貌表征

SEM测试制样技巧,你掌握了吗?

钧研实验室

样品要求:固体、无毒、无放射性、无污染、无磁、无水、成分稳定。想要制出合格的 SEM 样品,这几点一定要满足:

干燥无水:含水样品会让真空度下降,还会损坏电子枪,生物样品必须干燥处理!

无污染物:灰尘、油脂会掩盖样品细节,还会污染探测器,制样全程要戴手套,不能用手直接碰样品。

导电良好:不导电样品会出现充放电,图像会扭曲,需要镀金或碳膜。

尺寸合适:块体样品别超过样品台大小,一般控制在 5mm³ 以内。

性质稳定:样品不能被电子束分解,磁性样品要先消磁。

一、不同样品的制样攻略

1. 块体样品(金属、岩石、陶瓷等)

取样:金属用线切割,陶瓷可以敲碎成平整的碎片,软材料用快刀切。

清洁:用乙醇或丙酮超声清洗 5-10 分钟,铁基样品洗完赶紧吹干防锈。

固定:用导电胶粘在样品台上,底面不平就用导电银胶填缝隙。

处理:导电样品直接上机,不导电的要镀膜(10-50nm 厚);要看截面的话,脆性样品可以掰断,高分子样品用液氮冷冻后掰断,需要抛光的可以用树脂镶嵌后打磨。

2. 粉末样品(纳米颗粒、金属粉等)

干法(大颗粒):把粉末撒在导电胶上,弹掉多余的,用洗耳球吹掉没粘牢的。

湿法(纳米粉末):把粉末放进乙醇里超声 5-20 分钟,滴在硅片上晾干,再粘到样品台上;做元素分析要注意基底,测 Si 就别用硅片。

3. 液体样品

用薄铜片当载体,把导电胶粘在样品台上,再粘铜片,少量多次滴液体,等溶剂挥发干了再镀膜测试。

4. 生物样品(细胞、细菌、组织等)

生物样品制样最复杂,步骤别错:

取样:别超过 10×10×5mm,别挤压样品。

清洗:用漂洗或超声去掉杂质,别破坏样品结构。

固定:4℃下用戊二醛固定 2-4 小时,再用缓冲液漂洗。

脱水:用梯度乙醇(30%→100%)逐级脱水,最后用醋酸异戊酯置换。

干燥:用临界点干燥或冷冻干燥,别让样品塌陷。

粘样:用导电胶粘在样品台上,干透后镀金(10-20nm)。

5. 特殊样品

不导电样品:除了镀膜,还可以调低加速电压,或者用低真空模式观察;做 EDS 分析要镀碳膜,别镀金属膜。

磁性样品:块体要固定牢,粉末要粘紧,还要先消磁。

二、制样避坑指南

· 粉末样品别撒太多,不然底层导电不好,还会污染设备。

· 镀膜别太厚,不然会盖住样品细节,金膜控制在 10nm 以下。

· 生物样品别过度脱水,不然结构会变形,干燥后赶紧观察,别返潮。

· 制样后一定要吹扫,把松散的碎屑吹掉,不然会在真空里飘起来污染设备。

· 样品要完全干燥,不然会真空报警,制样后可以先预抽真空试试。

三、常用制样工具与镀膜技术

1. 常用工具

· 切割工具:线切割机、砂轮切割机、快刀

· 清洁工具:超声清洗机、洗耳球、无水乙醇

· 固定工具:导电胶、导电胶带、样品台

· 干燥工具:真空干燥箱、临界点干燥机、冷冻干燥机

2. 镀膜技术

· 真空蒸发镀膜:加热碳棒或金属丝,让它蒸发沉积在样品表面,先通小电流去油污,再加热蒸发。

· 离子溅射镀膜:用高能离子撞金属靶,让金属原子沉积在样品上,适合生物样品,不会高温损伤。

镀膜材料选择:

金膜:图像对比度好,适合看形貌,不适合 EDS 分析。

碳膜:适合 EDS 分析,但是二次电子产率低,高倍图像效果差。

铂膜:高分辨率观察用,价格高。

四、常见问题解决

1、图像发亮 / 过曝(荷电):给样品镀膜,或者调低加速电压,用低真空模式。

2、样品漂移:用导电银胶把缝隙填好,确保样品固定牢。

3、成像模糊:样品没干燥干净,或者有污染物,重新清洁干燥样品。

4、EDS 结果不准:用了金属镀膜,换成碳膜;或者基底选得不对,换合适的基底。

5、真空报警:样品有挥发物,重新清洁干燥,或者预抽真空。

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