SEM掃描電鏡材料樣品如何制備

掃描電鏡通過電子束與樣品表面的相互作用，可實現納米級形貌與成分分析，是材料科學、生物醫學等領域的重要表征工具。然而，SEM掃描電鏡對樣品導電性、干燥度及穩定性要求較高，需通過規范的制備流程確保成像質量。本文將系統介紹不同類型材料樣品的制備方法，涵蓋導電樣品、非導電樣品、粉末樣品及生物樣品的處理細節。

一、通用制備流程

1. 取樣與清潔

取樣：根據研究需求截取樣品，塊體樣品需控制尺寸（通常小于5mm3），粉末樣品需少量分散。

清潔：

導電樣品：乙醇/丙酮超聲清洗5-10分鐘，氮氣吹干。

非導電樣品：PBS緩沖液漂洗去除表面雜質，避免有機溶劑破壞結構。

生物樣品：無菌操作下取樣，防止污染。

2. 固定與干燥

固定：使用導電膠（如銀膠）將樣品粘貼在掃描電鏡專用樣品臺上，確保與臺面電接觸良好，防止荷電效應。

干燥：

常規樣品：真空干燥箱（60℃, 2小時）或自然晾干。

含水/易揮發樣品：臨界點干燥（CO?置換乙醇）或冷凍干燥，避免表面塌陷。

二、分類型樣品制備

1. 導電樣品（金屬、半導體等）

特點：本身導電性好，無需復雜處理。

步驟：

清潔后直接固定于樣品臺。

可選鍍膜：濺射鍍金/鉑（厚度10-20nm），提升二次電子發射率，增強圖像對比度。

2. 非導電樣品（陶瓷、聚合物等）

特點：易積累電荷，需導電處理。

步驟：

清潔后固定于樣品臺。

導電處理：

濺射鍍膜：離子濺射儀鍍金/鉑/碳（厚度10-50nm），確保均勻覆蓋。

碳噴涂：碳蒸發儀噴涂薄碳層，適用于生物樣品。

粉末樣品：分散于導電膠帶，噴少量膠水固定，防電子束轟擊飛散。

3. 生物樣品（細胞、組織等）

特點：含水量高，需化學固定與脫水。

步驟：

固定：2.5%戊二醛（PBS配制）4℃浸泡2-4小時，保留結構。

脫水：梯度乙醇（30%-****）各15分鐘，置換為乙酸異戊酯。

干燥：臨界點干燥或冷凍干燥，避免表面收縮。

導電處理：鍍金（厚度10-20nm），觀察面朝上粘貼于鋁板。

三、關鍵注意事項

1. 避免污染與損傷

全程戴手套操作，使用潔凈鑷子、培養皿。

生物樣品避免過度脫水，防止結構變形。

2. 導電處理均勻性

鍍膜時控制厚度，過厚會掩蓋表面細節，過薄則無法消除荷電效應。

粉末樣品需分散均勻，避免團聚。

3. 樣品固定穩固性

塊體樣品用導電膠全覆蓋接觸面，粉末樣品刷碳膠加固。

生物樣品干燥后立即觀察，防止吸濕返潮。

4. 儀器適配性

場發射SEM（FE-SEM）可低電壓（1-5kV）成像，減少非導電樣品鍍膜需求。

真空環境要求樣品J對干燥，含溶劑樣品需徹底揮發。

四、常見問題解答

Q1：非導電樣品能否不鍍膜直接觀察？
A：可嘗試低電壓（<5kV）或場發射SEM，但成像分辨率可能下降，建議鍍膜以確保質量。

Q2：生物樣品為何需要臨界點干燥？
A：常規干燥因表面張力易導致結構塌陷，臨界點干燥通過CO?置換液體，實現無損傷干燥。

Q3：粉末樣品如何避免污染儀器？
A：控制粉量，用洗耳球吹散浮粉，固定后輕敲樣品臺去除未粘牢顆粒。

SEM掃描電鏡樣品制備需結合材料特性調整流程：導電樣品簡化處理，非導電樣品側重導電覆蓋，生物樣品強調結構保留。通過規范取樣、清潔、固定、干燥及導電處理步驟，可顯著提升成像質量，為材料表征與機理分析提供可靠數據支持。