掃描電鏡如何選擇合適的探針用于不同類(lèi)型的樣品掃描?
日期:2024-10-25
掃描電鏡選擇合適的探針用于不同類(lèi)型的樣品掃描取決于樣品的物理和化學(xué)性質(zhì)、掃描的目的以及設(shè)備的特性。以下是選擇探針時(shí)需要考慮的關(guān)鍵因素和一些常見(jiàn)的探針類(lèi)型:
1. 樣品的硬度與機(jī)械特性
硬樣品(如金屬、陶瓷等):硬度較大的樣品通常需要使用耐磨損的探針,以防止探針在掃描過(guò)程中磨損或損壞。
探針類(lèi)型:金剛石涂層探針、碳化硅探針或硬質(zhì)材料制成的探針。
軟樣品(如生物樣品、聚合物等):軟樣品容易受到探針的機(jī)械損傷,需要使用柔性或鈍化的探針,以減少對(duì)樣品表面的影響。
探針類(lèi)型:鈍化的硅探針或表面鍍有金的探針。
2. 樣品的導(dǎo)電性
導(dǎo)電樣品(如金屬、半導(dǎo)體等):
對(duì)導(dǎo)電性要求高的樣品,可以使用導(dǎo)電探針,以確保良好的電接觸,同時(shí)獲得高質(zhì)量的電學(xué)信息。
探針類(lèi)型:鉑、鉑/銥合金涂層探針,金探針。
非導(dǎo)電樣品(如絕緣材料、某些有機(jī)物等):
對(duì)于非導(dǎo)電樣品,可以使用標(biāo)準(zhǔn)的非導(dǎo)電探針,或者在表面上進(jìn)行導(dǎo)電處理(如噴涂金屬薄膜)。
探針類(lèi)型:標(biāo)準(zhǔn)硅探針。
3. 表面形貌與粗糙度
平滑表面:
對(duì)于光滑表面,通常需要使用尖端半徑較小的高分辨率探針,以獲得細(xì)節(jié)豐富的圖像。
探針類(lèi)型:尖端半徑在1-10 nm范圍的高分辨率探針。
粗糙表面:
對(duì)于粗糙或有顯著形貌變化的表面,需要選擇更為堅(jiān)固的探針,以避免探針尖端損壞,同時(shí)確保能夠穩(wěn)定掃描大范圍的表面形貌。
探針類(lèi)型:中等尖端半徑(10-50 nm)的探針,或耐用型探針。
4. 掃描模式
接觸模式掃描:
在接觸模式下,探針與樣品表面保持物理接觸。因此,需要選擇耐磨損的探針,尤其是在長(zhǎng)時(shí)間掃描中。
探針類(lèi)型:耐磨損探針,如金剛石涂層探針。
非接觸模式或輕敲模式掃描:
在這些模式下,探針與樣品表面保持一定距離或輕微接觸。可以使用較為敏感且尖端半徑較小的探針,以提高掃描分辨率。
探針類(lèi)型:高靈敏度的硅探針或非接觸探針。
5. 樣品的化學(xué)活性與環(huán)境條件
化學(xué)活性樣品(如化學(xué)合成物、生物樣品等):
化學(xué)活性較高的樣品容易與探針發(fā)生反應(yīng),因此可以選擇化學(xué)惰性的探針。
探針類(lèi)型:金或鉑涂層探針,因?yàn)檫@些材料具有良好的化學(xué)穩(wěn)定性。
液體環(huán)境下的掃描:
在液體中進(jìn)行掃描時(shí),需要選擇專(zhuān)門(mén)設(shè)計(jì)的液相探針,它們通常具有防水涂層,能夠穩(wěn)定操作。
探針類(lèi)型:液相探針或涂層探針,確保耐受液體環(huán)境。
6. 掃描目的
力學(xué)性質(zhì)分析(如AFM中的力譜):如果主要目的是測(cè)量樣品的力學(xué)性質(zhì),需要選擇具有特定彈簧常數(shù)的探針,以適應(yīng)測(cè)量需求。
探針類(lèi)型:彈簧常數(shù)合適的探針,通常根據(jù)樣品的硬度選擇。
電學(xué)性質(zhì)測(cè)量(如導(dǎo)電AFM):測(cè)量樣品的電學(xué)性質(zhì)時(shí),導(dǎo)電探針是必須的。
探針類(lèi)型:導(dǎo)電涂層探針,如鉑、銥、金涂層探針。
7. 探針的尖端半徑
高分辨率成像:
為了獲取高分辨率的圖像,選擇尖端半徑較小的探針(<10 nm),能夠提高分辨率,捕捉更細(xì)微的表面結(jié)構(gòu)。
探針類(lèi)型:超尖端探針(Super Sharp Probes,SSP)。
常規(guī)成像:
對(duì)于一般表面成像,可以選擇尖端半徑較大的探針(10-50 nm),適合大多數(shù)樣品的掃描。
探針類(lèi)型:標(biāo)準(zhǔn)硅探針。
8. 商業(yè)探針品牌與選擇
常見(jiàn)的探針供應(yīng)商如Bruker、Olympus、Nanoworld等提供多種類(lèi)型的探針,選擇時(shí)可以根據(jù)廠(chǎng)商的探針規(guī)格進(jìn)行定制。
總結(jié)
選擇探針時(shí),需要綜合考慮以下幾個(gè)關(guān)鍵因素:
樣品的機(jī)械和電學(xué)特性:硬度、導(dǎo)電性、化學(xué)活性。
掃描模式:接觸模式、非接觸模式或液相環(huán)境下的操作。
分辨率要求:根據(jù)實(shí)驗(yàn)?zāi)康倪x擇適當(dāng)?shù)奶结樇舛税霃健?/span>
實(shí)驗(yàn)環(huán)境:如液體或氣體環(huán)境下的掃描。
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作者:澤攸科技