徠卡電子顯微鏡鍍膜技術簡要介紹

電子顯微鏡領域需要對樣本進行鍍膜處理才能改善樣本的成像效果。在樣本上形成一層金屬導電層可抑制電荷聚積、減少熱損傷，并改善SEM對樣品拓撲結構檢測所需的二次電子信號量。在x射線顯微分析中，網(wǎng)格上支持膜，TEM觀察復型樣品中的背底支撐膜，涉及既對電子束透明但同時具備導電效果的精細碳膜。具體需要采用的鍍膜技術取決于分辨率和應用。

SEM成像前所需的鍍膜處理

導電性很差或不導電的材料樣本（陶瓷、聚合物等）需要碳鍍膜或金屬鍍膜。低溫樣本經過冷凍斷裂后進行金屬鍍膜處理（徠卡EM ACE600冷凍斷裂和徠卡EM VCT500），并在低溫SEM下成像。

 
TEM成像前的鍍膜處理

由聚醋酸甲基乙烯脂（formvar）所覆蓋的TEM網(wǎng)格需要進行碳鍍膜處理來獲得導電性能。使用輝光放電處理網(wǎng)格，否則溶液不會粘附并分布在網(wǎng)格上。冷凍斷裂樣本以低角度進行金屬鍍膜處理，然后再對薄膜進行碳鍍膜處理（Leica EM ACE600冷凍斷裂或徠卡EM ACE900），從而生成可在TEM中成像的復型。

濺射鍍膜

SEM的濺射鍍膜是一種工藝過程，是將導電金屬如金（Au）、金/鈀（Au/Pd）、鉑（Pt）、銀（Ag）、鉻（Cr）或銥（Ir）等超薄導電金屬的涂層鍍膜在不導電或導電性很差的樣本上。濺射鍍膜可防止因靜電場的累積而使樣本電荷聚積。濺射鍍膜還能增加在SEM中從樣本表面檢出的二次電子量，從而提高信噪比。用于SEM的濺射薄膜厚度通常為2-20nm。

SEM樣本采用金屬濺射鍍膜的優(yōu)勢：

• 減少顯微鏡電子束損傷
• 增加熱傳導
• 減少樣本電荷累積（提高導電性能）
• 改善二次電子發(fā)射
• 減少電子束穿透深度，提高邊緣分辨率
• 保護對射束敏感的樣本

碳蒸鍍

碳的熱蒸發(fā)廣泛用于電子顯微鏡的樣本制備。在一個真空系統(tǒng)內，在兩個高電流電極之間安裝一個碳源 – 無論采用線狀還是棒狀形式。當碳源加熱到其蒸發(fā)溫度時就會有一股細小的碳流沉積在樣本上。碳蒸鍍在EM電子顯微鏡中的主要應用是X射線顯微分析和（TEM）網(wǎng)格上的樣本支撐薄膜。
 
電子束蒸鍍

金屬和碳都可以被蒸鍍。電子束蒸鍍方法可以得到精細鍍膜，是一種非常有方向性的鍍膜過程，其鍍膜區(qū)域比較有限。電子匯聚在靶材上，靶材得到加熱并進一步蒸發(fā)。電子束中的帶電粒子被移除。因此，一束電量很低的電子束打到樣品表面。熱量降低，帶電粒子對樣本的影響會減少。少數(shù)幾次運行后，電子源須重新加載并清理。一般來說，在必須進行定向鍍膜（投影和復型）或需要精細鍍膜時使用電子束蒸發(fā)鍍膜。

低溫技術介紹

冷凍斷裂包括一系列技術，這些技術可揭示并復制細胞器及其他膜結構的內部組成，以便在電子顯微鏡下進行檢查。冷凍蝕刻通過升華去除冰層，暴露出原本隱藏的膜表面。

冷凍干燥簡稱凍干處理，在高真空條件下（升華）可去除冷凍樣本中的水分。這樣一來就能夠獲得干燥穩(wěn)定的樣本并且可在電子顯微鏡下成像。

應用

圖1：蚊子的觸須（感謝奧地利維也納Daniela Gruber博士提供的圖片）


圖2：果蠅復眼（感謝徠卡顯微系統(tǒng)應用專家Kim Rensing提供的圖片）


圖3：葉螨（感謝徠卡顯微系統(tǒng)應用專家Kim Rensing提供的圖片） 


圖4：蚊子腿（感謝奧地利維也納大學細胞成像與超微結構研究核心實驗室Daniela Gruber博士提供的圖片）


圖5：觸須細節(jié)（感謝奧地利維也納大學細胞成像與超微結構研究核心實驗室Daniela Gruber博士提供的圖片）


圖6：蚊蟲復眼（感謝奧地利維也納大學細胞成像與超微結構研究核心實驗室Daniela Gruber博士提供的圖片）
 

不同鍍膜方法的典型應用?
 

 

• 濺射鍍膜儀
• 碳絲蒸發(fā)鍍膜儀
• 濺射與碳絲蒸發(fā)鍍膜儀

徠卡EM ACE600

 

• 濺射鍍膜儀
• 碳絲蒸發(fā)鍍膜儀
• 濺射與碳絲蒸發(fā)鍍膜儀
• 雙濺射鍍膜儀
• 碳棒蒸發(fā)鍍膜儀
• 電子束蒸發(fā)鍍膜儀
• 濺射與碳棒蒸發(fā)鍍膜儀
• 濺射與電子束蒸發(fā)鍍膜儀
• 雙電子束蒸發(fā)鍍膜儀

• 基礎低溫配置
• 冷凍斷裂低溫配置

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徠卡EM ACE600