掃描電鏡中為何需要樣品涂層？
日期：2025-02-10
在掃描電鏡（SEM）中，樣品涂層是常見的樣品制備步驟之一，尤其是對于非導電樣品。樣品涂層的主要作用是增強成像效果，減少一些常見問題的影響。以下是樣品涂層的具體原因及作用：
1. 防止電荷積累
原因：
掃描電鏡依靠電子束與樣品的相互作用成像，非導電樣品容易發生電荷積累（charging effect）。這些積累的電荷會干擾電子束，導致圖像出現偽影、亮斑或模糊。
涂層作用：
在樣品表面沉積一層導電材料（如金、鉑或碳），提供一個電子通路，使電荷能夠流出，避免電荷積累對圖像的影響。
2. 提高信號強度和圖像質量
原因：
非導電或低導電性樣品可能不能有效產生足夠的二次電子或背散射電子信號，導致成像對比度低。
涂層作用：
導電涂層可以增強樣品的二次電子發射，提高信噪比，從而獲得更清晰的圖像。
3. 保護樣品表面
原因：
某些樣品（如生物樣品或軟材料）在電子束輻照下可能會受到損傷（如燒蝕或表面形態改變）。
涂層作用：
涂層材料可以保護樣品表面，減少高能電子束直接對樣品的損傷。
4. 提高表面導電性的一致性
原因：
某些樣品表面可能存在導電性不均勻的情況，會影響成像結果。
涂層作用：
均勻覆蓋的涂層材料可消除導電性不均勻對電子束成像的影響，獲得更均勻的圖像。
5. 提高背散射電子信號的反差
原因：
背散射電子信號的強度與樣品的原子序數（Z值）有關，某些低原子序數樣品的信號較弱。
涂層作用：
在樣品表面涂覆高原子序數的金屬（如金或鉑）可以增強背散射電子信號，改善圖像反差。
常用涂層材料
金（Au）
高導電性和高原子序數，適用于高分辨率成像。
但涂層顆粒較大，不適合超高分辨率應用。
鉑（Pt）或鈀（Pd）
導電性好，顆粒較小，適合高分辨率要求。
碳（C）
原子序數低，不影響背散射電子成像的化學信息。
常用于能量色散 X 射線光譜（EDS）分析，以避免干擾。
鉻（Cr）
表面涂層較薄，適合對樣品細節的觀察。
樣品涂層的制備方法
濺射涂層（Sputter Coating）
適合金、鉑等金屬涂層。
均勻性好，涂層厚度可控。
真空蒸鍍（Vacuum Evaporation）
常用于碳涂層。
涂層厚度適中，不會覆蓋樣品細節。
離子濺射法
用于細小顆粒的金屬涂層制備。
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作者：澤攸科技