掃描電鏡如何處理潮濕或液態樣品?
日期:2025-04-03
掃描電子顯微鏡(SEM)通常在高真空環境下工作,因此潮濕或液態樣品在常規 SEM 中容易脫水、蒸發、膨脹或塌陷,影響成像效果。不過,有幾種方法可以有效處理這類樣品,使其在 SEM 中正常觀察。
1. 低真空或環境掃描電鏡(ESEM)
適用場景:直接觀察潮濕、生物或液態樣品,無需干燥處理。
原理:ESEM 允許在低真空(0.1~20 Torr)或高濕度環境下成像,利用水蒸氣或氣體維持樣品濕潤,避免脫水損傷。
優勢:
無需干燥,可觀察原始狀態的樣品
適用于生物、凝膠、乳液等樣品
降低電子束損傷
局限:
設備昂貴,成像分辨率略低于高真空 SEM。
2. 冷凍樣品制備(冷凍 SEM, Cryo-SEM)
適用場景:觀察生物組織、液態溶膠、食品、聚合物等。
原理:
樣品在液氮(-196°C)或液氦(-269°C)中快速冷凍,防止水分蒸發。
在 SEM 的冷凍樣品臺上保持低溫成像。
若需要去除部分水分,可以低溫升華處理,以增強對比度。
優勢:
保持樣品原始結構,不需干燥
適用于高水含量樣品(如生物細胞、乳液)
減少電子束損傷
局限:
需要專門的冷凍設備和冷凍樣品臺,操作復雜。
3. 化學固定和干燥
適用場景:生物組織、潮濕粉末、材料表面處理。
方法:
化學固定(如使用戊二醛、醋酸鈾、鋨酸)穩定樣品結構。
梯度脫水(逐步用不同濃度的乙醇或丙酮替換水分)。
干燥方法:
臨界點干燥(CPD):通過 CO? 或其他超臨界流體替換溶劑,避免樣品塌陷。
真空干燥:在低壓環境下緩慢蒸發水分。
冷凍干燥:先冷凍,再在真空下升華水分,減少收縮和變形。
優勢:
適用于生物樣品和多孔材料
保持微觀結構,減少形變
局限:
需要化學試劑,部分固定劑可能影響成分分析。
4. 樣品包埋與涂層
適用場景:溶液、液滴、粉末、凝膠。
方法:
樹脂包埋(如環氧樹脂):將液態樣品固定在透明樹脂中,固化后切片觀察。
石蠟包埋:適用于生物組織,類似于組織切片處理。
金屬或碳鍍膜:減少充電效應,提高成像質量(適用于干燥后的樣品)。
優勢:
適用于無法直接觀察的液體樣品
適用于高分辨率成像
局限:
可能影響樣品的化學或物理特性,適合結構分析而非成分分析。
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作者:澤攸科技