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扫描电子显微镜样品制备技术

周敏

扫描电子显微镜样品制备技术基本信息

中文名称 扫描电子显微镜样品制备技术 外文名称 preparationof specimens for scanning electron microscopy
用 途 观察样品的表面形态 制备方式 首先采用化学或物理方法固定、脱水和干燥,然后喷镀金属以提高材料的导电性和二次电子产额。
制备对象 生物材料

扫描电子显微镜样品制备技术造价信息

市场价 信息价 询价

扫描电子显微镜样品制备技术常见问题

电子显微镜除了包括亚显微镜还包括什么?

电子显微镜的分类 1、透射电镜 (TEM) 样品必须制成电子能穿透的,厚度为100~2000 Å的薄膜。成像方式与光学生物显微镜相似,只是以电子透镜代替玻璃透镜。放大后的电子像在荧光屏上显示出来,TE...

电子显微镜成像原理

电子显微镜是根据电子光学原理,用电子束和电子透镜代替光束和光学透镜,使物质的细微结构在非常高的放大倍数下成像的仪器。 电子显微镜的分辨能力以它所能分辨的相邻两点的最小间距来表示。20世纪70年代,透射...

电子显微镜的工作原理是什么?

顾名思义,所谓电子显微镜是以电子束为照明光源的显微镜。由于电子束在外部磁场或电场的作用下可以发生弯曲,形成类似于可见光通过玻璃时的折射现象,所以我们就可以利用这一物理效应制造出电子束的“透镜”,从而开...

简述电子显微镜的工作原理,它在高聚物研究中有哪些广泛的用途?分别予以论述。

电子显微镜(electron microsocope)简称电镜,是以电子束为照明源,通过电子流对样品的透射以及电磁透镜的多级放大后的荧光屏上成像的大型精密仪器。 电子与物质相互作用会产生透射电子, 弹...

显微镜价钱

一般实验室用的几百到几万都有。一分钱一分货。

光学和电子显微镜样品制备技术

透射电子显微镜制片技术

透射电子显微镜制片技术 其基本要求是:①尽可能保持材料的结构和某些化学成分生活时的状态。②材料的厚度一般不宜超过1000埃。组织和细胞,必须制成薄切片,以获得较好的分辨率和足够的反差。③采用各种手段,如电子染色、投影、负染色等来提高生物样品散射电子的能力,以获得反差较好的图像。

样品制备的方法随生物材料的类型以及研究目的而各有不同。对生物组织和细胞等,一般多用超薄切片技术,将大尺寸材料制成适当大小的超薄切片,并且利用电子染色、细胞化学、免疫标记及放射自显影等方法显示各种超微结构、各种化学物质的部位及其变化。对生物大分子(蛋白质、核酸)、细菌、病毒和分离的细胞器等颗粒材料,常用投影、负染色等技术以提高反差,显示颗粒的形态和微细结构。此外还有以冷冻固定为基础的冷冻断裂--冰冻蚀刻、冷冻置换、冷冻干燥等技术。

扫描电子显微镜样品制备技术

扫描电子显微镜样品制备技术 扫描电镜以观察样品的表面形态为主。扫描电镜样品的制备,必须满足以下要求:①保持完好的组织和细胞形态。②充分暴露欲观察的部位。③良好的导电性和较高的二次电子产额。④保持充分干燥的状态。

某些含水量低且不易变形的生物材料,可以不经固定和干燥而在较低加速电压下直接观察,如动物毛发、昆虫、植物种子、花粉等,但图像质量差,而且观察和拍摄照片时须尽可能迅速。对大多数的生物材料,则应首先采用化学或物理方法固定,脱水和干燥,然后喷镀碳与属以提高材料的导电性和二次电子产额。

扫描电子显微镜相关应用

扫描电子显微镜 在新型陶瓷材料显微分析中的应用 

显微结构的分析

在陶瓷的制备过程中,原始材料及其制品的显微形貌、孔隙大小、晶界团聚程度等将决定其最后的性能。扫描电子显微镜可以清楚地反映和记录这些微观特征,是观察分析样品微观结构方便、易行的有效方法,样品无需制备,只需直接放入样品室内即可放大观察;同时扫描电子显微镜可以实现试样从低倍到高倍

定位分析,在样品室中的试样不仅可以沿三维空间移动,还能够根据观察需要进行空间转动,以利于使用者对感兴趣的部位进行连续、系统的观察分析。扫描电子显微镜拍出的图像真实、清晰,并富有立体感,在新型陶瓷材料的三维显微组织形态的观察研究方面获得了广泛地应用。

由于扫描电子显微镜可用多种物理信号对样品进行综合分析,并具有可以直接观察较大试样、放大倍数围宽和景深大等特点,当陶瓷材料处于不同的外部条件和化学环境时,扫描电子显微镜在其微观结构分析研究方面同样显示出极大的优势。主要表现为: ⑴力学加载下的微观动态 (裂纹扩展)研究 ; ⑵加

条件下的晶体合成、气化、聚合反应等研究 ; ⑶晶体生长机理、生长台阶、缺陷位错的研究; ⑷成分的非均匀性、壳芯结构、包裹结构的研究; ⑸晶粒相成分在化学环境下差异性的研究等。

纳米尺寸的研究

纳米材料是纳米科学技术最基本的组成部分,现在可以用物理、化学及生物学的方法制备出只有几个纳米的“颗粒 ”。纳米材料的应用非常广泛,比如通常陶瓷材料具有高硬度、耐磨、抗腐蚀等优点,纳米陶瓷在一定的程度上也可增加韧性改善脆性等,新型陶瓷纳米材料如纳米称、纳米天平等亦是重要的应用领域。纳米材料的一切独特性主要源于它的纳米尺寸,因此必须首先确切地知道其尺寸,否则对纳米材料的

研究及应用便失去了基础。纵观当今国内外的研究状况和最新成果,目前该领域的检测手段和表征方法可以使用透射电子显微镜、扫描隧道显微镜、原子力显微镜等技术,但高分辨率的扫描电子显微镜在纳米级别材料的形貌观察和尺寸检测方面因具有简便、可操作性强的优势被大量采用。另外如果将扫描电子显微

镜与扫描隧道显微镜结合起来,还可使普通的扫描电子显微镜升级改造为超高分辨率的扫描电子显微镜。图 2所示是纳米陶瓷的扫描电镜照片,晶粒尺寸平均为 20nm。

电畴的观测

压电陶瓷由于具有较大的力电功能转换率及良好的性能可调控性等特点在多层陶瓷驱动器、微位移器、换能器以及机敏材料与器件等领域获得了广泛的应用。随着现代技术的发展,铁电和压电陶瓷材料与器件正向小型化、集成化、多功能化、智能化、高性能和复合结构发展,并在新型陶瓷材料的开发和研究中发挥重要作用。铁电畴 (简称电畴)是其物理基础,电畴的结构及畴变规律直接决定了铁电体物理性质和应用方向。电子显微术是目前观测电畴的主要方法,其优点在于分辨率高,可直接观察电畴和畴壁的显微结构及相变的动态原位观察 (电畴壁的迁移)。

扫描电子显微镜观测电畴是通过对样品表面预先进行化学腐蚀来实现的,由于不同极性的畴被腐蚀的程度不一样,利用腐蚀剂可在铁电体表面形成凹凸不平的区域从而可在显微镜中进行观察。因此,可以将样品表面预先进行化学腐蚀后,利用扫描电子显微镜图像中的黑白衬度来判断不同取向的电畴结构。对不同的铁电晶体选择合适的腐蚀剂种类、浓度、腐蚀时间和温度都能显示良好的畴图样。图 3是扫描电子显微镜观察到的 PLZT材料的 90°电畴。扫描电子显微镜 与其他设备的组合以实现多种分析功能 

在实际分析工作中,往往在获得形貌放大像后,希望能在同一台仪器上进行原位化学成分或晶体结构分析,提供包括形貌、成分、晶体结构或位向在内的丰富资料,以便能够更全面、客观地进行判断分析。为了适应不同分析目的的要求,在扫描电子显微镜上相继安装了许多附件,实现了一机多用,成为一种快速、直观、综合性分析仪器。把扫描电子显微镜应用范围扩大到各种显微或微区分析方面,充分显示了扫描电镜的多种性能及广泛的应用前景。

目前扫描电子显微镜的最主要组合分析功能有:X射线显微分析系统(即能谱仪,EDS),主要用于元素的定性和定量分析,并可分析样品微区的化学成分等信息;电子背散射系统 (即结晶学分析系统),主要用于晶体和矿物的研究。随着现代技术的发展,其他一些扫描电子显微镜组合分析功能也相继出现,例如显微热台和冷台系统,主要用于观察和分析材料在加热和冷冻过程中微观结构上的变化;拉伸台系统,主要用于观察和分析材料在受力过程中所发生的微观结构变化。扫描电子显微镜与其他设备组合而具有的新型分析功能为新材料、新工艺的探索和研究起到重要作用。

成像

次级电子和背散射电子可以用于成像,但后者不如前者,所以通常使用次级电子。

表面分析

欧革电子、特征X射线、背散射电子的产生过程均与样品原子性质有关,所以可以用于成分分析。但由于电子束只能穿透样品表面很浅的一层(参见作用体积),所以只能用于表面分析。

表面分析以特征X射线分析最常用,所用到的探测器有两种:能谱分析仪与波谱分析仪。前者速度快但精度不高,后者非常精确,可以检测到“痕迹元素”的存在但耗时太长。

透射-扫描电子显微镜概述

透射·扫描电子显微镜、ransmissian-acanaing e:ectr}n ms-。r}ascc3pe; }1'SEM电子显微镜的种。由电子枪产生的高速电子束,投射到待测试样_巨,然后逐点扫描,收集电子束与试样表面相互作用产生的电子信息,经放人成像的一种显微镜。T}r:M较一般透射电户显微镜简单,可避免物链的色差问题,适用于原试样的观察。

扫描电镜的原理

扫描电镜原理:所谓扫描是指在图象上从左到右、从上到下依次对图象象元扫掠的工作过程。

在电子扫描中,把电子束从左到右方向的扫描运动叫做行扫描或称作水平扫描,把电子束从上到下方向的扫描运动叫做帧扫描或称作垂直扫描。

两者的扫描速度完全不同,行扫描的速度比帧扫描的速度快,对于1000条线的扫描图象来说,速度比为1000。

扫描电子显微镜是一种大型分析仪器,它广泛应用于观察各种固态物质的表面超微结构的形态和组成。

光学和电子显微镜样品制备的制片法

①快速冷冻,用致冷剂(如液氮、液体氟利昂、液体丙烷等)或其他方法使生物材料急剧冷冻,使组织和细胞中的水只能冻结成体积极小的冰晶甚至无定形的冰──玻璃态。这样,细胞结构不致被冰晶破坏,生物大分子可保持天然构型,酶及抗原等能保存其生物活性,可溶性化学成分(如小分子有机物和无机离子)也不致流失或移位。用冷冻的组织块,可进行切片、冷冻断裂、冷冻干燥和冷冻置换等处理。用此法固定的样品既可提供组织、细胞结构的形态学信息,又可提供相关的细胞化学信息。②化学固定,固定剂有凝聚型和非凝聚型两种,前者如光学显微术中常用的乙醇、二氯化汞等,此法常使大多数蛋白质凝聚成固体,结构发生重大变化,常导致细胞的细微结构出现畸变。非凝聚型固定剂包括戊二醛、丙烯醛和甲醛等醛类固定剂和四氧化锇,四氧化钼等,适用于电子显微。它们对蛋白质有较强的交联作用,可以稳定大部分蛋白质而不使之凝聚,避免了过分的结构畸变。它们与细胞蛋白质有较强的化学亲和力,固定处理后,固定剂成为被固定的蛋白质的一部分。如用含有重金属元素的固定剂四氧化锇(也是良好的电子染色剂)进行固定,因为锇与蛋白质结合,增强了散射电子的能力,提高了细胞结构的反差。采用一种以上固定剂的多重固定方法,如采用戊二醛和四氧化锇的双固定法,能较有效地减少细胞成分的损失。此外,固定剂溶液的浓度、pH及所用的缓冲剂类型、渗透压、固定时间和温度等对固定效果都有不同程度的影响。

固定操作方法通常是先将材料切成 1立方毫米左右小块,浸在固定液中,保持一定温度(通常为4℃),进行一定时间的固定反应。取材操作要以尽可能快的速度进行,以减少组织自溶作用造成的结构破坏。对某些难以固定的特殊组织,如脑、脊髓等,最好使用血管灌注方法固定,即通过血管向组织内灌注固定液,使固定液在组织发生缺氧症或解剖造成损伤之前,快速而均匀地渗透到组织的所有部分。灌注固定的效果比浸没固定好得多。

脱水化学固定后,将材料浸于乙醇、丙酮等有机溶剂中以除去组织的游离水。为避免组织收缩,所用溶剂需从低浓度逐步提高到纯有机溶剂,逐级脱水。

浸透脱水之后,用适当的树脂单体与硬化剂的混合物即包埋剂,逐步替换组织块中的脱水剂,直至树脂均匀地浸透到细胞结构的一切空隙中。

包埋浸透之后,将组织块放于模具中,注入树脂单体与硬化剂等混合物,通过加热等方法使树脂聚合成坚硬的固体。用作包埋剂的树脂有甲基丙烯酸酯、聚酯和环氧树脂等。最广泛使用的是某些类型的环氧树脂,如618树脂、Epon812、Araldite和 Spurr等商品树脂。它们具有良好的维持样品特性、低收缩率和较强的耐电子轰击能力等优点。

切片制备超薄切片要使用特制超薄切片机(大多是根据精密机械推进或金属热膨胀推进原理制成)和特殊的切片刀(用断裂的玻璃板制成的玻璃刀或用天然金刚石研磨而成的金刚石刀)。先将树脂包埋块中含有生物材料的部分,用刀片在立体显微镜下修整成细小的金字塔形,再用超薄切片机切成厚度适中(500埃左右)的超薄片,切片应依次相互联接形成切片带。切片带漂浮于装在切片机上的水槽中的水面上。

通过装置在切片机上的解剖显微镜,监控切片过程。用荧光灯照射水面上的切片,并根据由此产生的干涉光颜色来判断切片的实际厚度(见表)。

切片通常用敷有薄的支持膜的特制金属载网,从水面上捞取。快速冷冻固定的生物材料,可用冷冻超薄切片装置制成切片。用醛类或冷冻方法固定的组织,可通过超薄切片术与生物化学技术、免疫技术等结合使用,进行超微结构水平上的蛋白质、核酸、酶及抗原等生物活性物质的定位甚至定量研究。这就是电镜细胞化学技术(见细胞化学)和电镜免疫细胞化学技术。

染色电子显微镜主要是依赖散射电子成像,为了增强细胞结构的电子反差,需要对切片进行染色。染色是依据各种细胞结构与染色剂(重金属盐)结合的选择性,而形成不同的对电子散射能力,从而产生借以区别各种结构的反差。电子染色方法分块染色和切片染色两种:①块染色法,在脱水剂中加入染色剂,在脱水过程中对组织块进行电子染色。②切片染色法,最常用,即将载有切片的金属载网漂浮或浸没在染色液中染色。也可使用有微处理机控制的染色机进行自动化染色。一般切片染色所使用的染色剂为金属铀盐和铅盐的双重染色。为显示某种特殊结构,则可采用与该结构有特异性结合的选择性染色剂。

冷冻置换法用有机溶剂(如丙酮、乙醚等)在低温条件下(通常,-80~-90℃),缓慢地置换冷冻固定的小块组织中的冰(“惰性脱水”),这样可减少常规方法脱水过程中有机溶剂对组织中化学组分的抽取。然后再按常规方法进行树脂包埋、超薄切片和染色等。用冷冻置换法,可以很好地保存快速变化过程中物质的状态和非常脆弱的超微结构以及细胞内某些化学组分。

电镜放射自显影技术用超薄切片术与放射性同位素标记技术相结合的电镜放射自显影术(见同位素技术)可获得同位素标记的化合物在组织细胞内存在部位,以及在代谢过程中物质的合成、分解、转运及分泌的信息。

负染色和投影技术 研究分散的颗粒状生物材料,为增强其反差,常采用的方法。

负染色研究以蛋白质为主要成分的颗粒状材料的最常用方法。以某些在电子束轰击下稳定而又不与蛋白质相结合的重金属盐类作为负染色剂,使之在支持膜上将颗粒材料包围,形成具有高电子散射能力的背景,衬托出低电子散射能力的颗粒的形态细节。其所成的电子显微像的反差与常规电子染色相反,即暗的背景和亮的颗粒形态的所谓阴性反差。负染色方法简便,所获得的颗粒的电子显微图像反差强,分辨率也高于超薄切片,可广泛用于研究蛋白质分子、细菌鞭毛、蛋白质结晶,以及生物膜及分离的细胞的细微结构,特别适用于蛋白质大分子及病毒颗粒结构的三维重建研究。常用的负染色剂有醋酸铀、磷钨酸钠或磷钨酸钾、 硅钨酸、 铜酸铵及甲酸铀等。用液滴法或喷雾法将颗粒材料的悬液加在载网的支持膜上,然后滴加负染色剂溶液。或将颗粒的悬液与负染色剂按一定浓度混合滴加或喷撒到支持膜上,吸去多余液体,待干燥后,即可用电镜观察。样品颗粒在支持膜上的均匀分散是成功的关键之一。染色剂溶液的pH则是成功的另一关键。一般染色剂的pH应在中性偏酸范围(pH 5~7),但对不同种类的颗粒材料和染色剂,最适pH也不尽相同。

投影 在真空蒸发器的高真空腔中,加热某些金属至熔化后,金属以细小颗粒沿直线方向蒸发出来。当金属微粒以一定入射角喷镀在载有颗粒材料的载网支持膜表面上时,颗粒向蒸发源的一面即被镀上一层金属薄膜,而背蒸发源的一面及附近区域形成无金属沉积的“阴影”,并且由于各部位散射电子能力存在着差别,这样就能构成具有强烈反差和立体感的电子显微图像。常用于投影的蒸发材料,有金、 铬、 铂、钯以及铂-铱、铂-钯、铂-碳等金属或合金。此外,还可利用电子枪投影装置使钨、钽等高熔点金属以极微细颗粒蒸发,从而获得高分辨率投影。

蛋白质展膜技术用电子显微镜研究核酸分子常用的方法。某些碱性球蛋白,如细胞色素c,可以在低浓度盐溶液或蒸馏水表面展成单分子层,在展开过程中,能为蛋白质的碱性氨基酸侧链基团所吸附的、带负电荷的核酸分子同时展开成完整的线状分子。然后,用带有支持膜(有机膜或碳膜)的载网捞起这些蛋白质──核酸展膜,并用染色或金属投影法提高核酸分子的反差,可在电镜下直接观察核酸分子的形态、DNA的双螺旋结构,并可通过分子长度的测量来计算核酸分子量。

冷冻断裂和冰冻蚀刻技术研究细胞超微结构,特别是生物膜结构的一种独特的样品制备技术。利用快速冷冻方法固定的生物组织块具有刚性和脆性。在对其施加外力后,组织即在结构上结合最薄弱的部位发生“脆性断裂”,这就是“冷冻断裂”。对于生物膜,断裂沿膜内部疏水区发生,从而暴露出膜内部结构。利用投影和复型技术,制备断裂面的复型,然后将组织腐蚀掉,并用载网捞起复型膜,就可用电镜来研究组织断裂表面所显示的细胞的或生物膜内部超微结构。在高于 10毫米汞柱真空度和-100℃温度下,冷冻组织的断裂表面上的冰升华为水蒸汽,而使原表面高度下降,即谓之“冰冻蚀刻”。由于组织各部分结构的含水量不同,冰的升华造成各部分结构的表面高度下降程度有差异,因此冰冻蚀刻的断裂表面的投影、复型所显示的断裂表面形态具有很强的立体感。冷冻断裂和冰冻蚀刻技术,为细胞超微结构,特别是关于细胞联接、细胞融合、细胞分化以及生物膜的通透性的研究提供了许多重要信息。也为流行的生物膜结构模型,即“流动镶嵌模型”的研究提供了有利的证据。

扫描电子显微镜有何特点和用途

显微制片法一般包括切片法、整体封片法、涂片法和压片法4类。①切片法。光学显微镜的切片厚度在2~25微米之间,一般动植物材料的切片以厚10微米左右为合适。切片法根据包埋剂的不同而有所不同。常用的是石蜡切片法、棉胶切片法、冰冻切片法、乙二醇甲基丙烯酸脂法(简称GMA法)。石蜡切片法包括固定、包埋、切片、染色、脱水和封固等步骤。关键是把生物材料用石蜡包埋,以石蜡为支持物,把浸在蜡块中的生物材料切成理想的薄片。操作过程为:固定→水洗→从低浓度逐级到高浓度酒精脱水→二甲苯透明→浸蜡→包埋→切片→贴片→二甲苯脱蜡→逐级从高浓度到低浓度酒精处理,最后过渡到水→染色→逐级从低浓度到高浓度酒精脱水→二甲苯透明→树脂胶封固。其中的基本步骤在各种制片技术中都是相同的。②整体封片法。用于单细胞、微小生物体或分散的器官的整装制片方法。此法也需要经过固定、染色、脱水、透明和封固各个步骤。草履虫和昆虫口器制片即用此法。③涂片法。把易于分散的生物标本涂布在载玻片上的制片方法。血液涂片便是一例。④压片法。将天然的、易于分散的组织或经过处理后易于分散的组织,如动物的精母细胞、根尖细胞等放在载玻片上、再加盖玻片,用力压碎组织,使细胞或细胞内的结构铺展成一层的制片方法。压片法常用于观察染色体,通常用醋酸洋红、地衣红和石炭酸复红染色。

透射电子显微镜的样品制备

一.扫描电镜的特点

能够直接观察样品表面的结构,样品的尺寸可大至120mm×80mm×50mm。

样品制备过程简单,不用切成薄片。

样品可以在样品室中作三度空间的平移和旋转,因此,可以从各种角度对样品进行观察。

景深大,图象富有立体感。扫描电镜的景深较光学显微镜大几百倍,比透射电镜大几十倍。

图象的放大范围广,分辨率也比较高。可放大十几倍到几十万倍,它基本上包括了从放大镜、光学显微镜直到透射电镜的放大范围。分辨率介于光学显微镜与透射电镜之间,可达3nm。

电子束对样品的损伤与污染程度较小。

在观察形貌的同时,还可利用从样品发出的其他信号作微区成分分析。

二.扫描电镜的用途

显微结构的分析

纳米尺寸的研究

铁电畴的观测

扫描电子显微镜

一、样品要求

1.粉末样品基本要求

(1)单颗粉末尺寸最好小于1μm;

(2)无磁性;

(3)以无机成分为主,否则会造成电镜严重的污染,高压跳掉,甚至击坏高压枪;

2.块状样品基本要求

(1)需要电解减薄或离子减薄,获得几十纳米的薄区才能观察;

(2)如晶粒尺寸小于1μm,也可用破碎等机械方法制成粉末来观察;

(3)无磁性;

(4)块状样品制备复杂、耗时长、工序多、需要由经验的老师指导或制备;样品的制备好坏直接影响到后面电镜的观察和分析。所以块状样品制备之前,最好与TEM的老师进行沟通和请教,或交由老师制备。

二、送样品前的准备工作

1.目的要明确:(1)做什么内容(如确定纳米棒的生长方向,特定观察分析某个晶面的缺陷,相结构分析,主相与第二相的取向关系,界面晶格匹配等等);(2)希望能解决什么问题;

2.样品通过X-Ray粉末衍射(XRD)测试、并确定结构后,再决定是否做HRTEM;这样即可节省时间,又能在XRD的基础上获得更多的微观结构信息。

3.做HRTEM前,请带上XRD数据及其他实验结果,与HRTEM老师进行必要的沟通,以判断能否达到目的;同时HRTEM老师还会根据您的其他实验数据,向您提供好的建议,这样不但能满足您的要求,甚至使测试内容做得更深,提高论文的档次。

三、粉末样品的制备

1.选择高质量的微栅网(直径3mm),这是关系到能否拍摄出高质量高分辨电镜照片的第一步;(注:高质量的微栅网本实验室还不能制备,是外购的,价格20元/只;普通碳膜铜网免费提供使用。)

2.用镊子小心取出微栅网,将膜面朝上(在灯光下观察显示有光泽的面,即膜面),轻轻平放在白色滤纸上;

3.取适量的粉末和乙醇分别加入小烧杯,进行超声振荡10~30min,过3~5 min后,用玻璃毛细管吸取粉末和乙醇的均匀混合液,然后滴2~3滴该混合液体到微栅网上(如粉末是黑色,则当微栅网周围的白色滤纸表面变得微黑,此时便适中。滴得太多,则粉末分散不开,不利于观察,同时粉末掉入电镜的几率大增,严重影响电镜的使用寿命;滴得太少,则对电镜观察不利,难以找到实验所要求粉末颗粒。建议由老师制备或在老师指导下制备。)

4.等15 min以上,以便乙醇尽量挥发完毕;否则将样品装上样品台插入电镜,将影响电镜的真空。

四、块状样品制备

1.电解减薄方法

用于金属和合金试样的制备。(1)块状样切成约03mm厚的均匀薄片;(2)用金刚砂纸机械研磨到约120~150μm厚;(3)抛光研磨到约100μm厚;(4)冲成Ф3mm 的圆片;(5)选择合适的电解液和双喷电解仪的工作条件,将Ф3mm 的圆片中心减薄出小孔;(6)迅速取出减薄试样放入无水乙醇中漂洗干净。

注意事项:

(1)电解减薄所用的电解液有很强的腐蚀性,需要注意人员安全,及对设备的清洗;

(2)电解减薄完的试样需要轻取、轻拿、轻放和轻装,否则容易破碎,导致前功尽弃;

2 离子减薄方法

用于陶瓷、半导体、以及多层膜截面等材料试样的制备。块状样制备(1)块状样切成约03mm厚的均匀薄片;(2)均匀薄片用石蜡粘贴于超声波切割机样品座上的载玻片上;(3)用超声波切割机冲成Ф3mm 的圆片;(4)用金刚砂纸机械研磨到约100μm厚;(5)用磨坑仪在圆片中央部位磨成一个凹坑,凹坑深度约50~70μm,凹坑目的主要是为了减少后序离子减薄过程时间,以提高最终减薄效率;(6)将洁净的、已凹坑的Ф3mm 圆片小心放入离子减薄仪中,根据试样材料的特性,选择合适的离子减薄参数进行减薄;通常,一般陶瓷样品离子减薄时间需2~3天;整个过程约5天。

注意事项:

(1)凹坑过程试样需要精确的对中,先粗磨后细磨抛光,磨轮负载要适中,否则试样易破碎;

(2)凹坑完毕后,对凹坑仪的磨轮和转轴要清洗干净;

(3)凹坑完毕的试样需放在丙酮中浸泡、清洗和凉干;

(4)进行离子减薄的试样在装上样品台和从样品台取下这二过程,需要非常的小心和细致的动作,因为此时Ф3mm薄片试样的中心已非常薄,用力不均或过大,很容易导致试样破碎。

(5)需要很好的耐心,欲速则不达。

当电子束照射到样品上,电子便会与样品发生多种反应。其中部分电子可以直接透过样品;部分电子被样品散射开来;另外一部分电子从样品表面反射出来。把所有这些不同类型的电子收集起来,并使它们成像,便可以构成不同类型的电子显微镜。其中,把样品表面反射回来的电子收集起来并成像,这种电子显微镜叫做扫描电子显微镜。

1、扫描电镜的工作原理 在高压作用下,由于热阴极发射出的电子经阴极、栅极、阳极之间的电场聚焦、加速,在栅极与阳极之间形成一个具有很高能量的电子束斑,称之为电子源。这个电子束斑再经聚光镜压缩,会聚成极细的电子束并聚焦在样品表面上,这个高能量细聚焦的电子束在扫描线圈的作用下,在样品表面上进行扫描,与样品相互作用,激发出各种物理信号。各种物理信号的强度与样品的表面特征相关,可以用相应的探测器分别对其检测、放大、成像,用于各种微观分析。扫描电子显微镜主要收集的信号是二次电子和倍射电子。

2、扫描电镜的结构 由于扫描电镜的工作特性与透射电镜不同,所以它们的结构也有很大的差别。扫描电镜一般由电子光写系统、扫描系统、信号的检测及放大系统、图像的显示与记录系统、真空系统和电源系统组成。其中电子光学系统主要由电子枪、电磁聚光镜、光阑、样品室组成。与透射电镜的不同,它的作用不是用来成像的,而仅仅是用此获得一束高能量细聚焦的电子束,它是使样品产生各种信号的激发源。扫描系统的作用是使入射电子束在样品表面上作有规则的扫动,并与阴极射线管电子束在荧光屏上能够同步扫描,改变入射电子束在样品表面上的扫描振幅,以获得所需放大倍数的图像。扫描系统主要由扫描发生器、扫描线圈、放大倍率变换器组成。在入射电子作用下,样品表面上产生的各种物理信号被检测并经转换放大成用以调制图像或作其它分析的信号,这一过程就是由该系统来完成的。对于不同的物理信号要用不同的检测器来检测。目前扫描电镜常用的检测器主要是电子检测器,X射线检测器。

3、扫描电镜的试样制备 扫描电镜一个突出的特点就是对样品的适应性很大,所有的固态样品,无论是块状的、粉末的、金属的、非金属的、有机的、无机的都可以观察。而且样品的制备比较简单,但仍需要一定的技术和要求,否则就不能达到满意的结果。一般的扫描电镜对样品的要求主要有:适当的大小和良好的导电性。扫描电镜景深长成像越立体。

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