如何制备 SEM 扫描电镜样品

第一次使用扫描电子显微镜 (SEM)时,您可能会对扫描电镜能观察什么样品、能拍摄到什么样品图像产生疑问。同时,您可能还难以获得您期望的图像质量。本博客中介绍了常见的SEM 扫描电镜样品制备技术,希望能够帮助您更好的进行SEM扫描电镜样品制备以获得高质量的SEM图像。请继续阅读!

下载扫描电镜样品制备指南(电子版),了解最常见样品的SEM样品制备方法

下载SEM扫描电镜样品制备指南(电子版)

电镜样品室

注意:扫描电镜的样品要置于真空仓室中进行观察。样品可能会受到气压变化(从大气压到真空)的严重影响。例如,松散的颗粒可能从任何表面脱落,所有液体会立即蒸发,孔隙材料会脱气。这就是为什么苍蝇可以很容易地被观察。

但是通过电子显微镜设备对苍蝇幼虫进行观察的时候,很可能会观察到“飞溅”的原因。幼虫可以理解为小的液体袋:如果里面的水蒸发,皮肤会由于内部压力而塌陷,在最坏的情况下,它可能会“爆炸”。然后气体和颗粒可能进入镜筒,对设备造成永久污染,进而影响成像质量。

苍蝇眼的SEM图像
苍蝇眼的 SEM 图像

如何使用 SEM 对含水样品进行成像

  • 在低真空模式下进行观察;
  • 利用冷台将样品冷冻再进行观察;
  • 将样品进行干燥处理,然后进行观察。

此外,您应该考虑电荷累计带来的荷电影响。样品荷电,图片亮度不可调节,图片中亮区的细节将无法观察。这在对聚合物和其他不导电材料进行SEM观察时很常见。

再次说明,样品制备是获得良好图像的关键。

-25°C 下苹果的 SEM 图像
-25°C 下苹果的 SEM 图像

不导电样品的SEM扫描电镜样品制备

  • 使用铜/铝金属胶带,从样品表面沾粘至样品托,做为导电通道,并在金属胶带附近区域对样品进行成像;
  • 利用喷金仪等对样品进行导电镀膜处理;
  • 在低真空模式下进行观察。
羊毛样品的 SEM 图像
羊毛样品的 SEM 图像

粉末样品的SEM扫描电镜样品制备

对易团聚颗粒进行准确的特征(形态,成分等)分析,需要将团聚的颗粒分散制样。左图显示了将粉末样品直接分散到碳浆上和使用 Nebula™ 真空分散系统进行制样之间的区别。

样品中的颗粒均匀分散后,您可以开始使用 SEM 分析样品。ParticleMetric 软件是内部开发的,专为颗粒分析而设计。该软件包使用户能够对颗粒的直径、圆度和灰度等级等参数进行分析。用户可以对数据中的异常值执行EDS元素分析,以获得强有力的解决方案。

最近,一组研究人员(Kotronia等人., 在文献)研究了封装在β-环糊精中的牛至精油。使用 ParticleMetric,确定了颗粒的平均尺寸,验证了他们的实验方法。

另一个案例则使用了Nebula™ 真空分散系统对打印机墨粉颗粒进行分散,并使用 ParticleMetric 确定颗粒度用于美国专利申请的一部分。

从这些示例中可以看出,对于您在实验室或工业生产过程中可能遇到的问题,我们有许多电镜样品分析解决方案。如果您想下载 ParticleMetric&Nebula™ 手册,请点击这里

将粉末样品直接分散到碳浆上(左)和使用 Nebula™ 真空分散系统进行制样(右)的比较
将粉末样品直接分散到碳浆上(左)和使用 Nebula™ 真空分散系统进行制样(右)的比较。

SEM 样品包埋:对易碎和涂层样品进行成像

包埋的目的是在样品制备过程中保护易碎或涂层材料,保护样品边缘。包埋还可用于制备尺寸均匀的样品,例如矿物、粘土或其他颗粒,也可用于对材料进行切片并研究其内部。

金相样品制备

机械磨抛是金相样品进行显微观察最常用的制样方法。包埋后,对样品进行切割、研磨和抛光。最后用抛光液对样品进行更精细的抛光。

样品的机械磨抛是一项专业技能。现在,越来越多的全自动制样系统使样品的机械制备变得更容易。它可以对样品进行切片、研磨、固定和抛光,节约了大量的人力。

SEM 扫描电镜样品抛光

研磨,使样品表面平整,无划痕,无有机污染。抛光,去除近表层样品,去除研磨带来的形变,进一步使样品表面平整。研磨使用砂纸——以快速去除材料。抛光使用抛光液——将抛光液喷涂在抛光布上。

总之,根据材料硬度的不同,样品的切割时间是变化的,最长可达 1 小时。研磨和抛光步骤可能需要大约 2 – 2.5 小时。包埋、切割和抛光是显微研究中常用的平面样品的制备技术。

包埋在树脂中的样品
包埋在树脂中的样品

树脂镶嵌样品

通常,这些镶嵌样品具有一些标准尺寸。直径32 毫米或 1 ¼ 英寸的样品最常用于光学显微研究和SEM扫描电镜研究。

镶嵌样品的顶部表面具有平整的SEM分析面,也有利于定量 EDS分析。但是,镶嵌样品的底部可能非常粗糙甚至不水平。Phenom 台式 SEM 样品架和插件的设计方式使这些样品的顶部表面始终保持水平。

Phenom 台式扫描电镜可容纳直径在 25 毫米至 40 毫米之间的标准树脂镶嵌样品。

钢基底上等离子喷涂层的截面抛光样品
钢基底上等离子喷涂层的截面抛光样品。

SEM 扫描电镜样品制备方案

样品制备是获得完美图像的关键步骤。我们的样品制备指南(电子版)中对更多样品的制备方法给出了更加详细的介绍。

通过下载此样品制备指南(电子版),了解更多有关电子显微镜样品的制备技巧。样品制备指南(电子版)将为您提供常见样品的SEM扫描电镜样品制备小技巧,帮助您获得高质量的SEM图片。


仪器卡片原件样式表

联系我们

需要了解更多SEM扫描电镜样品制备的相关资料? 请填写下面的表格,我们会尽快与您联系!

支持和服务页脚样式表
字体样式表
卡片样式表

用于材料科学的
电子显微镜服务

为实现理想的系统性能,我们为您提供了由现场服务专家、技术支持部门和认证备件组成的全球网络支持。