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徕卡电子显微镜镀膜技术简要介绍

发布时间: 2021-02-07 11:20 来源:徕卡显微系统(上海)贸易有限公司

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电子显微镜领域需要对样本进行镀膜处理才能改善样本的成像效果。在样本上形成一层金属导电层可抑制电荷聚积、减少热损伤,并改善SEM对样品拓扑结构检测所需的二次电子信号量。在x射线显微分析中,网格上支持膜,TEM观察复型样品中的背底支撑膜,涉及既对电子束透明但同时具备导电效果的精细碳膜。具体需要采用的镀膜技术取决于分辨率和应用。


SEM成像前所需的镀膜处理

导电性很差或不导电的材料样本(陶瓷、聚合物等)需要碳镀膜或金属镀膜。低温样本经过冷冻断裂后进行金属镀膜处理(徕卡EM ACE600冷冻断裂和徕卡EM VCT500),并在低温SEM下成像。


TEM成像前的镀膜处理

由聚醋酸甲基乙烯脂(formvar)所覆盖的TEM网格需要进行碳镀膜处理来获得导电性能。使用辉光放电处理网格,否则溶液不会粘附并分布在网格上。冷冻断裂样本以低角度进行金属镀膜处理,然后再对薄膜进行碳镀膜处理(Leica EM ACE600冷冻断裂或徕卡EM ACE900),从而生成可在TEM中成像的复型。


溅射镀膜

SEM的溅射镀膜是一种工艺过程,是将导电金属如金(Au)、金/钯(Au/Pd)、铂(Pt)、银(Ag)、铬(Cr)或铱(Ir)等超薄导电金属的涂层镀膜在不导电或导电性很差的样本上。溅射镀膜可防止因静电场的累积而使样本电荷聚积。溅射镀膜还能增加在SEM中从样本表面检出的二次电子量,从而提高信噪比。用于SEM的溅射薄膜厚度通常为2-20nm。


SEM样本采用金属溅射镀膜的优势:

减少显微镜电子束损伤

增加热传导

减少样本电荷累积(提高导电性能)

改善二次电子发射

减少电子束穿透深度,提高边缘分辨率

保护对射束敏感的样本


碳蒸镀

碳的热蒸发广泛用于电子显微镜的样本制备。在一个真空系统内,在两个高电流电极之间安装一个碳源 – 无论采用线状还是棒状形式。当碳源加热到其蒸发温度时就会有一股细小的碳流沉积在样本上。碳蒸镀在EM电子显微镜中的主要应用是X射线显微分析和(TEM)网格上的样本支撑薄膜。

 

电子束蒸镀

金属和碳都可以被蒸镀。电子束蒸镀方法可以得到最精细镀膜,是一种非常有方向性的镀膜过程,其镀膜区域比较有限。电子汇聚在靶材上,靶材得到加热并进一步蒸发。电子束中的带电粒子被移除。因此,一束电量很低的电子束打到样品表面。热量降低,带电粒子对样本的影响会减少。少数几次运行后,电子源须重新加载并清理。一般来说,在必须进行定向镀膜(投影和复型)或需要精细镀膜时使用电子束蒸发镀膜。

 

低温技术介绍

冷冻断裂包括一系列技术,这些技术可揭示并复制细胞器及其他膜结构的内部组成,以便在电子显微镜下进行检查。冷冻蚀刻通过升华去除冰层,暴露出原本隐藏的膜表面。


冷冻干燥简称冻干处理,在高真空条件下(升华)可去除冷冻样本中的水分。这样一来就能够获得干燥稳定的样本并且可在电子显微镜下成像。


应用


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图1:蚊子的触须(感谢奥地利维也纳Daniela Gruber博士提供的图片)


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图2:果蝇复眼(感谢徕卡显微系统应用专家Kim Rensing提供的图片)


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图3:叶螨(感谢徕卡显微系统应用专家Kim Rensing提供的图片) 


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图4:蚊子腿(感谢奥地利维也纳大学细胞成像与超微结构研究核心实验室Daniela Gruber博士提供的图片)


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图5:触须细节(感谢奥地利维也纳大学细胞成像与超微结构研究核心实验室Daniela Gruber博士提供的图片)


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图6:蚊虫复眼(感谢奥地利维也纳大学细胞成像与超微结构研究核心实验室Daniela Gruber博士提供的图片)


不同的镀膜方法


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不同镀膜方法的典型应用


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徕卡EM ACE200


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溅射镀膜仪

碳丝蒸发镀膜仪

溅射与碳丝蒸发镀膜仪


徕卡EM ACE600


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溅射镀膜仪

碳丝蒸发镀膜仪

溅射与碳丝蒸发镀膜仪

双溅射镀膜仪

碳棒蒸发镀膜仪

电子束蒸发镀膜仪

溅射与碳棒蒸发镀膜仪

溅射与电子束蒸发镀膜仪

双电子束蒸发镀膜仪


徕卡EM ACE600冷冻断裂

每一款徕卡EM ACE600都可以配置或升级成为低温镀膜仪,分:

基础低温配置

冷冻断裂低温配置


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徕卡EM ACE600


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