扫描电镜如何处理潮湿或液态样品?
日期:2025-04-03
扫描电子显微镜(SEM)通常在高真空环境下工作,因此潮湿或液态样品在常规 SEM 中容易脱水、蒸发、膨胀或塌陷,影响成像效果。不过,有几种方法可以有效处理这类样品,使其在 SEM 中正常观察。
1. 低真空或环境扫描电镜(ESEM)
适用场景:直接观察潮湿、生物或液态样品,无需干燥处理。
原理:ESEM 允许在低真空(0.1~20 Torr)或高湿度环境下成像,利用水蒸气或气体维持样品湿润,避免脱水损伤。
优势:
无需干燥,可观察原始状态的样品
适用于生物、凝胶、乳液等样品
降低电子束损伤
局限:
设备昂贵,成像分辨率略低于高真空 SEM。
2. 冷冻样品制备(冷冻 SEM, Cryo-SEM)
适用场景:观察生物组织、液态溶胶、食品、聚合物等。
原理:
样品在液氮(-196°C)或液氦(-269°C)中快速冷冻,防止水分蒸发。
在 SEM 的冷冻样品台上保持低温成像。
若需要去除部分水分,可以低温升华处理,以增强对比度。
优势:
保持样品原始结构,不需干燥
适用于高水含量样品(如生物细胞、乳液)
减少电子束损伤
局限:
需要专门的冷冻设备和冷冻样品台,操作复杂。
3. 化学固定和干燥
适用场景:生物组织、潮湿粉末、材料表面处理。
方法:
化学固定(如使用戊二醛、醋酸铀、锇酸)稳定样品结构。
梯度脱水(逐步用不同浓度的乙醇或丙酮替换水分)。
干燥方法:
临界点干燥(CPD):通过 CO₂ 或其他超临界流体替换溶剂,避免样品塌陷。
真空干燥:在低压环境下缓慢蒸发水分。
冷冻干燥:先冷冻,再在真空下升华水分,减少收缩和变形。
优势:
适用于生物样品和多孔材料
保持微观结构,减少形变
局限:
需要化学试剂,部分固定剂可能影响成分分析。
4. 样品包埋与涂层
适用场景:溶液、液滴、粉末、凝胶。
方法:
树脂包埋(如环氧树脂):将液态样品固定在透明树脂中,固化后切片观察。
石蜡包埋:适用于生物组织,类似于组织切片处理。
金属或碳镀膜:减少充电效应,提高成像质量(适用于干燥后的样品)。
优势:
适用于无法直接观察的液体样品
适用于高分辨率成像
局限:
可能影响样品的化学或物理特性,适合结构分析而非成分分析。
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作者:威尼斯886699