扫描电镜的样品制备
扫描电镜的样品制备
3。
1 试样制备技术试样制备技术在电子显微术中占有重要的地位，它直接关系到电子显微图像的观察效果和对图像的正确解释。
如果制备不出适合电镜特定观察条件的试样，即使仪器性能再好也不会得到好的观察效果.和透射电镜相比,扫描电镜试样制备比较简单。
在保持材料原始形状情况下，直接观察和研究试样表面形貌及其它物理效应（特征），是扫描电镜的一个突出优点。
扫描电镜的有关制样技术是以透射电镜、光学显微镜及电子探针X射线显微分析制样技术为基础发展起来的，有些方面还兼具透射电镜制样技术，所用设备也基本相同。
但因扫描电镜有其本身的特点和观察条件,只简单地引用已有的制样方法是不够的.扫描电镜的特点是：①观察试样为不同大小的固体（块状、薄膜、颗粒），并可在真空中直接进行观察。
②试样应具有良好的导电性能,不导电的试样，其表面一般需要蒸涂一层金属导电膜。
③试样表面一般起伏（凹凸）较大。
④观察方式不同,制样方法有明显区别。
⑤试样制备与加速电压、电子束流、扫描速度（方式）等观察条件的选择有密切关系。
上述项目中对试样导电性要求是最重要的条件.在进行扫描电镜观察时，如试样表面不导电或导电性不好，将产生电荷积累和放电，使得入射电子束偏离正常路径，最终造成图像不清晰乃至无法观察和照相。
3。
1。
1 块状试样制备1．导电性材料导电性材料主要是指金属,一些矿物和半导体材料也具有一定的导电性。
这类材料的试样制备最为简单.只要使试样大小不得超过仪器规定（如试样直径最大为φ25mm,最厚不超过20mm等)，然后用双面胶带粘在载物盘，再用导电银浆连通试样与载物盘（以确保导电良好）,等银浆干了（一般用台灯近距离照射10分钟，如果银浆没干透的话，在蒸金抽真空时将会不断挥发出气体，使得抽真空过程变慢）之后就可放到扫描电镜中直接进行观察。
但在制备试样过程中，还应注意：①为减轻仪器污染和保持良好的真空，试样尺寸要尽可能小些。
②切取试样时，要避免因受热引起试样的塑性变形，或在观察面生成氧化层。
场发射扫描电镜的样品制备和操作步骤
场发射扫描电镜的样品制备和操作步骤场发射扫描电镜（Field Emission Scanning Electron Microscopy）是一种高分辨率的电子显微镜技术，可用于观察和分析各种材料的表面形貌和微观结构。
为了获得清晰的显微图像，样品制备和操作步骤非常重要。
一、样品制备1. 样品的选择：场发射扫描电镜适用于不同种类的材料，如金属、陶瓷、聚合物等。
选择合适的样品很关键，它应具备研究对象的特性，并且能够承受电子束的辐照。
2. 样品的固定：为了保持样品的形状和结构不变，通常需要将其进行固定。
对于固态材料，可以使用金属夹片或导电胶进行固定。
对于液态材料，可以将其冷冻或凝胶化，以保持其形状。
3. 样品的切割和打磨：有时候，需要将样品切割成适当的尺寸，以便放入样品架中。
这可以通过使用金刚石切割机、电解或机械研磨仪器等设备来完成。
4. 样品的真空处理：在将样品放入场发射扫描电镜前，通常需要将其进行真空处理。
这可以通过将样品放入真空干燥器中、在低压下进行加热或冷冻干燥来完成。
真空处理有助于去除空气中的水分和气体，以减小背景干扰。
二、操作步骤1. 打开电镜系统：在开始操作前，需要将场发射扫描电镜系统打开并进行预热。
预热时间通常需要几十分钟，以保证系统内部达到稳定的工作温度。
2. 放置样品：将样品放置在样品架上，并确保其良好接触。
对于粉末状样品，可以使用导电胶将其固定在样品支架上。
对于固态样品，可以使用金属夹片固定在样品架上。
3. 调整显微镜参数：通过调整电子束能量、聚焦、工作距离等参数，来优化扫描电子显微镜的成像质量。
这些参数的选择取决于样品的特性和所需的分辨率。
4. 开始观察：一切准备就绪后，可以开始观察样品。
通过控制电子束的扫描和探测系统，可以获得样品的表面形貌和微观结构的信息。
在观察过程中，要注意避免样品表面的污染和损坏。
5. 数据分析：场发射扫描电镜获得的图像可以进一步进行数据分析。
可以通过对图像进行增强、测量尺寸和形状、进行结构分析等手段，来得到更详细的样品信息。
(完整)扫描电镜样品制备程序
(完整)扫描电镜样品制备程序扫描电镜样品制备程序一、固定：戊二醛-锇酸双固定法1．2.5%戊二醛（试剂1）固定4小时（或者过夜)2．0.1M 磷酸缓冲液（试剂2)清洗3次,每次15-30分钟3．1％锇酸（试剂3)固定2-4小时4．0。
1M 磷酸缓冲液（试剂2）清洗3次，每次15分钟二、脱水：乙醇系列1．30%乙醇 15－20分钟2．50％乙醇 15－20分钟3．70％乙醇 15－20分钟4．80％乙醇 15－20分钟5．90%乙醇 15－20分钟6．95%乙醇 15－20分钟7。
100%乙醇两次每次15-20分钟三、置换：乙酸异戊酯2次，每次15分钟（或过夜）。
四、干燥：临界点干燥五、离子溅射金六、扫描电镜观察附注：试剂配置试剂1:2.5%戊二醛取0.2M磷酸氢二钠40.5mL（A液），0.2M磷酸二氢钠9。
5mL（B液)，混合均匀（即0。
2M磷酸盐缓冲液 pH7.4），加入10mL浓度为25％的戊二醛，用超纯水稀释至100mL。
试剂2：0。
1M 磷酸缓冲液（pH 7.4）A液：0。
2M磷酸氢二钠称取3。
561g Na2HPO4.2H2O（或者5。
365g Na2HPO4.7H2O); 或7.164g Na2HPO4.12H2O），溶于100mL双蒸水中.B液：0.2M磷酸二氢钠称取2。
760g NaH2PO4。
H2O(或者3.121g NaH2PO4。
2H2O），溶于100mL双蒸水中。
量取A液36.0mL， B液14。
0mL,混合均匀后用双蒸水稀释至100mL，得0。
1M 磷酸缓冲液（pH 7.4）。
试剂3:1％锇酸将2％的锇酸溶液与0。
1M磷酸盐缓冲溶液（pH 7.4)等体积混合,得1％锇酸。
注意：该操作在通风橱中进行。
扫描电镜SEM样品制备
二、实验用品
1. 材料
2.
植物的的根、茎、叶或动物的脏器等。
3. 2. 试剂
4.
丙酮、乙醇、2％戊二醛溶液、1％锇酸、
磷酸缓冲液、醋酸异戊酯、液体二氧化碳、导
电胶等。
5. 3. 器材
6.
扫描电镜、 临界点干燥法、真空喷镀仪、
6. 样品的干燥
常规临界点干燥法。
临界点干燥法
• 临界点干燥法是一种消除了物相界面(液相／气相)，也就是 消除了表面张力来源的干燥方法。这种方法由于没有表面 张力的影响，所以样品不易收缩和损伤。具体处理步骤如 下：
• 装样： 将样品从醋酸异戊酯中挑入(或倒入)样品笼中，用 滤纸吸去样品笼外围的醋酸异戊酯，然后连笼移入仪器的 样品杯(高压容器)内，盖上盖并拧紧以防漏气。(注：在装 样前，应先打开仪器电源，将温度调节设定在0℃处预冷 10～15min，以保证液态二氧化碳有足够量进入样品杯中)。
• 排气：在保持温度不变的条件下(即不关电源)，打开流量 计的排气阀门，以1.0～1.51／min的速度排气(速度慢些 更好)。约经45～60min后，排气完毕，样品杯的压力下降 到零，将温度调节至室温约5rain后，即可取出样品装台镀 膜(若不能立即装台，应置于干燥器内保存)。
临界点干燥操作时的注意事项： • 在样品放进样品杯前，样品杯应预先冷却至0～10℃。 • 样品不宜过湿，但也不能让其表面干涸，应在半干半湿时
离子溅射镀膜法:
在低真空中进行辉光放电时，由于离子冲击，阴极金 属物质有飞溅现象称为溅射。利用离子溅射仪对样品进行 金属镀膜的方法，称为溅射镀膜法。溅射镀膜法的装置很 简单，主要由真空部分(真空泵)和溅射部分(真空罩)组成， 在真空罩内装有阴极和阳极，阴极对着阳极的一面装有用 于溅射用的金属靶(黄金靶、铂靶、白金靶或钯靶等)，样 品放在阳极的样品座上面。当真空罩内的真空度抽到10～ 1Pa时，在阴极与阳极之间加上1000～3000V的直流电压， 两极之间产生弧光放电的电场。在电场的作用下，罩内残 余的气体分子被电离为正离子和电子，正离子被阴极吸引 轰击金属靶，激发出金属颗粒和电子，并被阳极吸引附着 在样品表面而形成金属导电膜。
扫描电镜样品制备生物技术
离子溅射原理
优点：
喷镀颗粒较细，不至于掩盖样品的微细结构 喷镀均匀 二次电子收获量较高
组织导电技术：
原理：金属盐类化合物与生物样品中的蛋白
质、脂类、淀粉等呈化学性结合，使样品表面 离子化，或游离出金属分子镶嵌于生物分子之 间，使样品表面电阻降低，从而避免了样品充 电。可避免样品热损伤。
材料防止挤压，观察面做好标记
（二）样品清洁漂洗
一般：生理盐水、5％碳酸钠或与固定液相应的缓冲液 大量粘液：预固定，再用蛋白水解酶 表面形态复杂、皱折凹陷多，不易清洗的样品 ：低频超声波 观察组织、细胞内部结构（如血管等）：灌流清洗后再取材
（三）样品的固定
目的：保持生物样品的微细结构和外部形貌。
扫描电子显微镜样品制备技术
SEM结构
扫描电子显微镜原理
一、常规扫描电镜样品制备技术
样品表面必须清洁 样品要干燥而不失原形 样品要有良好的导电性能 注意辨认和保护观察面
（一）取材要点
材料大小适宜
观察表面结构：直径＜5mm，高度3～5mm 观察内部结构：直径＜2mm，高度3mm± 满足观察内容条件下，样品块尽量小。
原因： 表面张力 目的： 消除表面张力
方法： 空气干燥法 冷冻真空干燥法 临界点干燥法
临界点干燥法
原理：临界状态下表面张力为零 处理液： CO2
临界温度（31.1℃） 临界压力（73个大气压）
操作程序：
取材→双固定→丙酮脱水→中 间液（醋酸异戊酯）置换脱水 剂→液态CO2置换中间液→加 热气化（温度40℃，压力 95~100kg/cm2，3~5分钟） →缓慢放气取样→喷镀→观察。
分辨率为 25 Å （SEM 60 Å ） 4．复型膜由铂、碳粒子组成，可长期保存。
扫描电镜样品制备
防止污染和氧化
保持清洁
在制样过程中，要保持样品和工具的清洁，避免引入污染物。
真空保存
将制备好的样品存放在真空环境中，以防止氧化和污染。
使用惰性气体
在需要的情况下，可以使用惰性气体（如氮气或氩气）来保护样 品，避免其与空气中的氧气或水分发生反应。
控制温度和湿度
恒温环境
在制样过程中，要保持恒定的温度，避免温度波 动对样品造成影响。
处理
对于某些难以清洁的样品，可以采用 适当的化学或物理方法进行处理，如 超声清洗、离子溅射等。处理后的样 品应保持干燥，避免受潮或污染。
02
扫描电镜制样方法
机械切割法
锯切
抛光
适用于较厚样品的初步切割，使用金 刚石锯片，注意控制切割速度和冷却 液的使用。
提高样品表面光洁度，常用抛光布和 抛光液，注意抛光时间和抛光液的选 择。
稳定性
样品在电子束轰击下应保持稳定， 不产生明显的形变或化学反应。
样品尺寸与形状
尺寸
通常要求样品尺寸在扫描电镜的 样品台范围内，一般直径不超过 30mm，厚度不超过5mm。
形状
样品形状应尽量规则，避免存在 尖锐边角或突出部分，以便于放 置在样品台上并保证成像质量。
样品表面清洁处理
清洁
样品表面应清洁无污物，避免尘埃、 油脂等杂质影响成像质量。
磨削
用于进一步减小样品尺寸和去除表面 粗糙度，可使用砂纸、砂轮等磨具， 注意选择合适的磨料粒度和冷却液。
化学腐蚀法
酸蚀
利用酸溶液对样品的腐蚀作用， 去除表面氧化物和污染物，注意 选择合适的酸溶液浓度和腐蚀时
间。
碱蚀
利用碱溶液对样品的腐蚀作用， 去除表面油脂和有机物，注意碱
扫描电镜样品制备及图像质量影响因素分析①
扫描电镜样品制备及图像质量影响因素分析①扫描电镜（SEM）是一种常用的表面形貌分析仪器，广泛应用于材料科学、生物学、医学、环境科学等领域。
在使用SEM进行样品观察时，样品的制备和图像质量是影响观察结果的重要因素。
本文将对扫描电镜样品制备及图像质量的影响因素进行分析，以帮助读者更好地理解SEM样品制备的重要性及其影响因素。
一、扫描电镜样品制备1. 样品的选择在进行SEM观察之前，需要选择合适的样品。
对于金属、陶瓷等导电性较好的材料，直接使用即可；对于生物组织、有机材料等非导电性较弱的样品，需要进行金属涂覆或其他处理使其导电后才能进行观察。
样品的形貌、尺寸等也需要根据实际观察要求进行选择。
2. 样品的固定和处理在进行样品制备时，需要对样品进行固定和处理，以保证其在观察过程中不发生形变或损坏。
对于生物组织等脆弱的样品，可以采用冷冻切片、化学固定等方法进行处理，以保持其原始形态和结构；对于金属、陶瓷等硬质样品，可以采用机械切割、抛光等方法进行处理。
3. 样品的真空干燥在进行观察之前，需要将样品进行真空干燥，以保证在真空环境下观察时不会产生气泡或水汽等影响观察效果的情况。
真空干燥可以采用常规真空干燥箱、真空冷冻干燥机等仪器进行处理。
4. 样品的金属涂覆对于非导电性材料，需要进行金属涂覆处理，以提高其导电性。
常用的金属涂覆材料包括金、铂、铬等，可以通过喷镀、溅射等方法进行涂覆。
涂覆后的样品表面会形成一层导电薄膜，有利于SEM图像的质量和清晰度。
二、图像质量影响因素分析1. 样品表面形态样品的表面形态是影响SEM图像质量的重要因素之一。
在进行观察之前，需要对样品进行良好的抛光处理，以保证其表面光滑、无明显划痕或颗粒。
表面形态不良会导致图像中出现扭曲、模糊等情况，影响观察结果的准确性。
2. 样品的导电性样品的导电性对SEM图像质量也有重要影响。
非导电性材料在观察时容易产生电荷积聚和电子束散射，导致图像中出现椭圆失真、光晕等现象，降低图像的分辨率和清晰度。
扫描电镜实验步骤
扫描电镜实验步骤
扫描电镜是一种高分辨率的显微镜，可以用于观察微小的物体表面结构。
在进行扫描电镜实验时，需要按照以下步骤进行操作。
第一步：样品制备
样品制备是扫描电镜实验的关键步骤之一。
样品应该具有一定的厚度和尺寸，以便于在扫描电镜中进行观察。
通常情况下，样品需要进行固定、切片、染色等处理，以便于观察。
第二步：样品表面处理
在进行扫描电镜实验之前，需要对样品表面进行处理。
这是因为扫描电镜只能观察样品表面的结构，而不能观察样品内部的结构。
常用的样品表面处理方法包括金属喷镀、碳喷镀、真空蒸镀等。
第三步：扫描电镜操作
在进行扫描电镜实验时，需要将样品放置在扫描电镜的样品台上，并调整扫描电镜的参数，如电子束的加速电压、扫描速度、探针电流等。
然后，通过扫描电镜的探针扫描样品表面，将样品表面的结构转化为电子信号，并通过电子显微镜将其显示出来。
第四步：图像处理和分析
在获得样品表面的图像之后，需要对图像进行处理和分析。
常用的
图像处理方法包括增强对比度、去噪、调整亮度和对比度等。
而图像分析则可以通过计算机软件进行，如图像分割、形态学分析、三维重建等。
扫描电镜实验是一项复杂的实验，需要进行样品制备、样品表面处理、扫描电镜操作和图像处理和分析等多个步骤。
只有在严格按照实验步骤进行操作的情况下，才能获得准确的实验结果。
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3.1 试样制备技术
试样制备技术在电子显微术中占有重要的地位，它直接关系到电子显微图像的观察效果和对图像的正确解释。
如果制备不出适合电镜特定观察条件的试样，即使仪器性能再好也不会得到好的观察效果。
和透射电镜相比，扫描电镜试样制备比较简单。
在保持材料原始形状情况下，直接观察和研究试样表面形貌及其它物理效应（特征），是扫描电镜的一个突出优点。
扫描电镜的有关制样技术是以透射电镜、光学显微镜及电子探针X射线显微分析制样技术为基础发展起来的，有些方面还兼具透射电镜制样技术，所用设备也基本相同。
但因扫描电镜有其本身的特点和观察条件，只简单地引用已有的制样方法是不够的。
扫描电镜的特点是：
①观察试样为不同大小的固体（块状、薄膜、颗粒），并可在真空中直接进行观察。
②试样应具有良好的导电性能，不导电的试样，其表面一般需要蒸涂一层金属导电膜。
③试样表面一般起伏（凹凸）较大。
④观察方式不同，制样方法有明显区别。
⑤试样制备与加速电压、电子束流、扫描速度（方式）等观察条件的选择有密切关系。
上述项目中对试样导电性要求是最重要的条件。
在进行扫描电镜观察时，如试样表面不导电或导电性不好，将产生电荷积累和放电，使得入射电子束偏离正常路径，最终造成图像不清晰乃至无法观察和
照相。
3.1.1 块状试样制备
1．导电性材料
导电性材料主要是指金属，一些矿物和半导体材料也具有一定的导电性。
这类材料的试样制备最为简单。
只要使试样大小不得超过仪器规定（如试样直径最大为φ25mm，最厚不超过20mm等），然后用双面胶带粘在载物盘，再用导电银浆连通试样与载物盘（以确保导电良好），等银浆干了（一般用台灯近距离照射10分钟，如果银浆没干透的话，在蒸金抽真空时将会不断挥发出气体，使得抽真空过程变慢）之后就可放到扫描电镜中直接进行观察。
但在制备试样过程中，还应注意：
①为减轻仪器污染和保持良好的真空，试样尺寸要尽可能小些。
②切取试样时，要避免因受热引起试样的塑性变形，或在观察面生成氧化层。
要防止机械损伤或引进水、油污及尘埃等污染物。
③观察表面，特别是各种断口间隙处存在污染物时，要用无水乙醇、丙酮或超声波清洗法清理干净。
这些污染物都是掩盖图像细节，引起试样荷电及图像质量变坏的原因。
④故障构件断口或电器触点处存在的油污、氧化层及腐蚀产物，不要轻易清除。
观察这些物质，往往对分析故障产生的原因是有益的。
如确信这些异物是故障后才引入的，一般可用塑料胶带或醋酸纤维素薄膜粘贴几次，再用有机溶剂冲洗即可除去。
⑤试样表面的氧化层一般难以去除，必要时可通过化学方法或
阴极电解方法使试样表面基本恢复原始状态。
如图3-1所示，为了在一次上样中可以多观察几个试样，一般同时在载物盘上放5～8个同类型的试样，同时为了快速在电镜中找到所要的试样，我们习惯上在一号试样的胶带上剪一个角，接着的试样按照逆时针顺序放上（观察时也按照逆时针顺序）。
2．非导电性材料
非导电性的块状材料试样的制备也比较简单，基本可以像导电性块状材料试样的制备一样，但是要注意的是在涂导电银浆的时候一定要从载物盘一直连到块状材料试样的上表面，因为观察时候电子束是直接照射在试样的上表面的。
3.1.2 粉末状试样的制备
首先在载物盘上粘上双面胶带，然后取少量粉末试样在胶带
上的靠近载物盘圆心部位，然后用吹气橡胶球朝载物盘径向朝外方向轻吹（注意不可用嘴吹气，以免唾液粘在试样上，也不可用工具拨粉末，以免破坏试样表面形貌），以使粉末可以均匀分布在胶带上，也可以把粘结不牢的粉末吹走（以免污染镜体）。
然后在胶带边缘涂上导电银浆以连接样品与载物盘，等银浆干了之后就可以进行最后的蒸金处理。
（注意：无论是导电还是不导电的粉末试样都必须进行蒸金处理，因为试样即使导电，但是在粉末状态下颗粒间紧密接触的几率是很小的，除非采用价格较昂贵的碳导电双面胶带。
）
3.1.3 溶液试样的制备
对于溶液试样我们一般采用薄铜片作为载体。
首先，在载物盘上粘上双面胶带，然后粘上干净的薄铜片，然后把溶液小心滴在铜片上，等干了（一般用台灯近距离照射10分钟）之后观察析出来的样品量是否足够，如果不够再滴一次，等再次干了之后就可以涂导电银浆和蒸金了。
3.1.4 蒸金
利用扫描电镜观察高分子材料（塑料、纤维和橡胶）、陶瓷、玻璃及木材、羊毛等不导电或导电性很差的非金属材料时，一般都要事先用真空镀膜机或离子溅射仪在试样表面上蒸涂（沉积）一层重金属导电膜（我们一般是在试样表面蒸涂一层金膜），这样既可以消除试样荷电现象，又可以增加试样表面导电导热性，减少电子束造成的试样（如高分子及生物试样）损伤、提高二次电子发射率。
除用真空镀膜机制备导电膜外，利用离子溅射仪制备试样表面导电膜能收到更
好的效果。
溅射过程是在真空度为0.2～0.02Torr条件下，阳极（试样）与阴极（金靶）之间加500～1000V直流电压，使残余气体产生电离后的阳离子及电子在极间电场作用下，将分别移向阴极和阳极。
在阳离子轰击下，金靶表面迅速产生金粒子溅射，并在不断地遭受残余气体散射的过程中，金粒子从各个方向落到处于阳极位置的试样表面，形成一定厚度的导电膜。
整个过程只需1～2min。
离子溅射法设备简单，操作方便，喷涂导电膜具有较好的均匀性和连续性，是正在日益广泛采用的方法。
此外，利用离子溅射仪对试样进行选择性减薄（蚀刻）或清除表面污染物等工作也很有效。
3.2 优质扫描电子像的获得
3.2.1 前提
这里只讨论扫描电镜是处于正常工作状态下如何改善扫描电子像的质量。
所谓扫描电镜处在正常工作状态下是指：①镜筒足够清洁；
②电子将系统的安装和调节无误；③镜筒各部分准确合轴对中，使能进行高倍（十万倍左右）聚焦；④电噪音足够小。
3.2.2 图像所要求的最低分辨率的确定
仪器工作状态的分辨率越高，二次电子像也越清晰，但在一定放大倍数下，在图像上实际能分开最近两点的能力受人肉眼分辨能力的限制，故过高的仪器分辨率的工作状态不一定是必要的。
如果实际观察的放大倍数不高，则为了保证有足够大的信噪比，有时宁愿采取较低仪器分辨率的工作状态，反而会改善图像的清晰度。