掃描電鏡如何處理潮濕或液態(tài)樣品?
日期:2025-04-03
掃描電子顯微鏡(SEM)通常在高真空環(huán)境下工作,因此潮濕或液態(tài)樣品在常規(guī) SEM 中容易脫水、蒸發(fā)、膨脹或塌陷,影響成像效果。不過(guò),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(huán)境掃描電鏡(ESEM)
適用場(chǎng)景:直接觀察潮濕、生物或液態(tài)樣品,無(wú)需干燥處理。
原理:ESEM 允許在低真空(0.1~20 Torr)或高濕度環(huán)境下成像,利用水蒸氣或氣體維持樣品濕潤(rùn),避免脫水損傷。
優(yōu)勢(shì):
無(wú)需干燥,可觀察原始狀態(tài)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(shè)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(chǎng)景:觀察生物組織、液態(tài)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(fā)。
在 SEM 的冷凍樣品臺(tái)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(qiáng)對(duì)比度。
優(yōu)勢(shì):
保持樣品原始結(jié)構(gòu),不需干燥
適用于高水含量樣品(如生物細(xì)胞、乳液)
減少電子束損傷
局限:
需要專門的冷凍設(shè)備和冷凍樣品臺(tái),操作復(fù)雜。
3. 化學(xué)固定和干燥
適用場(chǎng)景:生物組織、潮濕粉末、材料表面處理。
方法:
化學(xué)固定(如使用戊二醛、醋酸鈾、鋨酸)穩(wěn)定樣品結(jié)構(gòu)。
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(diǎn)干燥(CPD):通過(guò) 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(huán)境下緩慢蒸發(fā)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(yōu)勢(shì):
適用于生物樣品和多孔材料
保持微觀結(jié)構(gòu),減少形變
局限:
需要化學(xué)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(chǎng)景:溶液、液滴、粉末、凝膠。
方法:
樹(shù)脂包埋(如環(huán)氧樹(shù)脂):將液態(tài)樣品固定在透明樹(shù)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(yīng),提高成像質(zhì)量(適用于干燥后的樣品)。
優(yōu)勢(shì):
適用于無(wú)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(xué)或物理特性,適合結(jié)構(gòu)分析而非成分分析。
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作者:澤攸科技