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sem测试为什么要喷金?

发表时间:2021-03-30 10:53作者:宜沃检测


相信有很多同学在进行SEM测试的时候,会被问到样品是否需要喷金,那么SEM测试为什么要喷金呢,今天宜沃检测小编就给大家整理了关于为什么要喷金,以及喷金有什么好处的介绍,希望能帮到大家。

扫描电子显微镜(英文:Scanning Electron Microscope)简称SEM。它是一种利用电子进行成像的显微镜,扫描电镜具有比光学显微镜高得多图像分辨率,使我们拥有在亚原子尺度上观察微观世界的能力。

扫描电镜(SEM)的原理是:电子枪发出电子束打到样品表面,激发出二次电子、背散射电子、等特征信号,经收集转化为数字信号,得到相应的形貌或成分信息。在某些情况下,为了获得更好的扫描电镜图像,扫描电镜有必要结合喷金仪(离子溅射仪)使用。



一、扫描电镜喷金的意义

扫描电镜喷金几乎可以对所有类型的样本进行图像处理,陶瓷、金属、合金、半导体、聚合物、生物样品等。然而,某些特定类型的样品更具有挑战性,并且需要操作者进行额外的样品制备,以便借助扫描电镜喷金收集高质量图片。这些额外的步骤包括在样品中表面溅射一个额外的导电薄层材料,如金、银、铂或铬等。扫描电镜喷金中的电子束具有较高能量,在与样品的相互作用过程中,它以热的形式将部分能量传递给样品。


如果样品是由电子束敏感的材料制成,那么,这种相互作用会破坏部分甚至整个样品结构。而喷金前沾导电胶,导电胶能够固定样品,喷金能够使暴露于空气上的样品附着导电,像一些高分子做SEM测试的时候常要喷金,普通的透过式光学显微镜的信号源是光子,如果样品不透光,就拍不出来照片,如果样品透光性不好,照片质量会比较差。而SEM的信号源是电子束,如果导电性不好,分辨率之类的会差很多。导电性越高越好,这样有利于电子的传导不产生电子积累而影响图片质量。

二、扫描电镜需要溅射喷金的样品

使用扫描电镜喷金前需要喷金的第一类样品是电子束敏感样品。这类样品主要是生物样品,但也可能是其他种类,例如塑料材料。扫描电镜喷金中的电子束具有较高能量,在与样品的相互作用过程中,它以热的形式将部分能量传递给样品。如果样品是由电子束敏感的材料制成,那么,这种相互作用会破坏部分甚至整个样品结构。在这种情况下,用一种非电子束敏感材料制成的表面镀层就可以起到保护层作用,防止此类损伤。


扫描电镜另一类经常需要溅射喷金的是非导电材料。由于它们的非导电性,其表面带有“电子陷阱”的作用。这种表面上的电子积累被称为“充电”,为了消除充电效应,一种常见的解决该问题的的方法是降低样品腔的真空度。这样可以在样品表面附近引入带有正电荷的分子。它们与充电电子相互中和,从而消除充电效应。这已经被证明是一种行之有效的方法。然而,真空室中引入的空气分子会干扰电子束,影响图像质量。因此,为了追求高质量的扫描电镜喷金图像,则建议选择使用磁射喷金;镀层充当一个导电通道,使充电电子可以从材料中转移走。

在某些情况下,溅射喷金的样品制备技术可用于提高图像的质量和分辨率。由于其优良的高导电性,在扫描电镜成像时,溅射材料可以增加信噪比,从而获得更好的成像质量。


三、扫描电镜溅射喷金的缺点

由于操作简单方便,在使用溅射喷金时,几乎没有什么顾虑。只是在开始时,用户需要摸索最佳参数以获得最佳喷金效果。另外,溅射喷金有一个更重要的缺点:喷金后表面不再是原始材料,元素的衬度信息会发生丢失。

在某些极端情况下,它可能会导致表面形貌失真或呈现样品的虚假成分信息。然而,在大多数情况下,只要选择合理的喷金参数,操作者既能够获得高质量的成像,又不会损失样品的原始信息。


四、哪些材料可以作为样品的镀层材料

最常用的溅射材料是金属,因为它的导电性高,颗粒尺寸相对较小,可以得到高分辨率成像。此外,如果需要EDX分析,扫描电镜操作者通常会将碳镀在他们的样品上,因为碳的X射线峰不会与其他元素的峰值发生冲突。如今,当需要超高分辨率成像时,还可以使用其他品粒组织细小的溅射材料,如钨、钺或铬等。另一些镀层材料如铂、钯和银,则具有可逆性的优点。

五、常见问题解答:


   在表征塑料样品时,有没有哪种SEM是不需要喷金的呢?

采用低真空模式或环境扫描模式(这两种模式一般都是要通入水蒸气,保持低真空度)。只不过清晰度会差一些,放大倍率倒是不会降低太多,一般1万或3万左右的放大倍数都没问题,主要是与喷金比较,会有些模糊,另外样品非常容易被电子束打的变形,留下烙印。


   塑料做扫描电镜不喷金或喷碳是不是就得不到清晰的图像?

我们来看看电子显微镜的测试原理,SEM本来就是靠检测电子束打到样品表面之后的反射电子来观察材料表面形貌的。对于高分子而言,高分子材料必须经过喷金处理后才能用SEM很好的观察。要用SEM看晶体形态结构的话,必须对样品进行刻蚀处理,即把聚合物非晶部分刻蚀掉,结晶部分暴露出来后,才可以在SEM下观察到晶体的形态结构。


   喷金和喷碳有什么差别?应用有什么不同?

喷碳和喷金都是常用的手段,目的是为了消除扫描电镜观察不导电样品时的荷电效应。喷金主要用于形貌观察,而喷碳通常用于需要能谱分析时,否则金的信号会掩盖样品的能谱信号。


以上就是关于SEM测试为什么要喷金的全部介绍啦,如果还有其他方面的检测需求都可以咨询我们的宜沃检测工程师


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