通常情况下，扫描电镜的溅射镀膜厚度在 2 到 20 纳米（nm）之间。 这种超薄的导电层应用于非导电样品，以防止成像伪影并提高信号质量。目标是形成一层均匀的金属薄膜，其厚度足以导走电荷，但又足够薄，不至于掩盖样品真实的表面形貌。
溅射镀膜的核心挑战不在于简单地应用涂层，而在于实现精确的厚度，以平衡导电性和对精细表面细节的保留。理想的厚度完全取决于您的样品和您的分析目标。
为什么需要溅射镀膜
在讨论厚度之前，必须了解为什么这一步骤对于在扫描电子显微镜（SEM）中对许多类型的样品进行成像至关重要。该过程解决了当高能电子束与非导电表面相互作用时出现的几个基本问题。
防止样品荷电
溅射镀膜的主要目的是为击中样品的电子提供一条接地路径。如果没有镀膜，电子会在非导电表面积累，产生负电荷。
这种局部荷电会使入射电子束偏转，导致严重的图像失真、不自然的亮度漂移，使得无法获得清晰稳定的图像。
增强图像信号
良好的溅射镀膜材料，如金或铂，具有很高的二次电子（SE）产率。二次电子是用于生成表面形貌高分辨率图像的主要信号。
通过对样品进行镀膜，您可以显著增加从表面发射的二次电子数量。这提高了信噪比，从而获得更清晰、更详细的图像。
保护样品
聚焦的电子束会将大量的能量沉积在一个很小的区域，这可能会造成热损伤，特别是对精密的生物或聚合物样品。
导电金属涂层有助于将热量从分析区域散发出去，减少电子束损伤，并在观察过程中保持样品的完整性。
理解镀膜厚度的权衡
选择正确的厚度是一个关键决定，它直接影响您的结果质量。镀膜太薄或太厚都会带来明显的缺点。
镀膜太薄的问题（< 2 nm）
太薄的涂层通常是不连续的。金属不会形成均匀的薄膜，而是以孤立的岛状沉积在样品表面。
这些岛状结构无法形成完整的导电通路到地，导致电荷耗散不完全。您很可能仍然会遇到荷电伪影和图像不稳定。
镀膜太厚的问题（> 20 nm）
过厚的涂层开始掩盖您试图观察的特征。样品表面的精细纳米级细节将被金属层所掩埋。
此外，涂层本身具有晶粒结构。在高倍率下，过厚的涂层可能导致您成像到的是金属涂层的晶粒，而不是样品本身的表面。
最后，对于使用能量色散X射线光谱（EDS/EDX）进行的元素分析，厚金属涂层是非常成问题的。它会产生强烈的X射线信号，淹没来自您实际样品的信号，或者吸收样品发出的X射线，导致结果不准确。
选择正确的涂层材料
理想的厚度也取决于您选择的材料，该材料应根据您的分析目标来确定。
金（Au）或金/钯（Au/Pd）
这是最常见、最通用的用于一般扫描电镜成像的涂层。金具有优异的导电性和相对较细的晶粒尺寸。通常更倾向于使用 Au/Pd 合金，因为它能产生更细的晶粒，适合更高倍率的工作。
铂（Pt）或铱（Ir）
对于极高分辨率的应用（放大倍数 >100,000x），铂或铱是更优的选择。它们具有极其精细的晶粒结构，使您能够在不掩盖最精细表面细节的情况下对样品进行镀膜。
碳（C）
当元素分析（EDS/EDX）是主要目标时，碳是标准选择。由于碳的原子序数较低，其X射线信号不会干扰样品中较重元素的峰值，从而确保了准确的成分数据。然而，其导电性低于金属。
如何确定适合您样品的正确厚度
没有单一的“完美”厚度。您必须根据您的具体需求调整您的镀膜参数。
- 如果您的主要重点是表面形貌的高分辨率成像： 目标是使用金/钯或铂等细晶粒金属的薄而连续的层（5-10 nm）。
- 如果您的主要重点是元素分析（EDS/EDX）： 使用碳涂层以避免信号干扰。厚度将取决于样品粗糙度，但应使用能防止荷电的最薄层。
- 如果您处理的是非常粗糙、多孔或非导电样品： 您可能需要更厚的涂层（15-20 nm）以确保完全、连续的覆盖，但您必须接受牺牲一些精细表面细节的权衡。
掌握溅射镀膜的诀窍在于做出明智的折衷，以获得所需的数据。
摘要表：
| 镀膜目标 | 推荐厚度 | 理想材料 | 关键考虑因素 |
|---|---|---|---|
| 高分辨率成像 | 5-10 nm | 金/钯，铂 | 用于精细细节的薄而连续的层 |
| 元素分析 (EDS/EDX) | 能防止荷电的最薄层 | 碳 | 避免X射线信号干扰 |
| 粗糙/多孔样品 | 15-20 nm | 金/钯 | 确保完全的导电覆盖 |
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