对于扫描电子显微镜（SEM），最常见的涂层是薄薄的导电材料层，例如金（或金钯合金）、铂、铬、银和碳。这个过程被称为金属的溅射镀膜或碳的蒸发镀膜，应用于非导电样品，使其适合在电子束下进行分析。
对SEM样品进行涂层的核心目的是解决一个基本问题：电子束击中非导电表面会产生电学“电荷积累”（charging），这会严重扭曲图像。导电涂层为这种电荷提供了一条通往接地的路径，从而实现清晰、稳定和高分辨率的成像。
为什么涂层对SEM分析至关重要
虽然有些样品无需制备即可在SEM中观察，但大多数非导电或导电性差的材料需要涂层才能产生可用的图像。此制备步骤解决了电子显微镜固有的几个关键问题。
防止电荷“积累”
涂层的首要原因是提高样品表面的导电性。
当电子束击中非导电样品时，电子会在表面积累，产生负电荷。这种“电荷积累”效应会偏转入射电子束，干扰发射的信号，导致出现亮斑、条纹和失真的图像。
一层薄薄的金属或碳涂层会形成导电通路，使多余的电荷能够消散到接地的样品台上，从而稳定图像。
增强信号以获得更清晰的图像
良好的SEM图像取决于有效检测从样品发射的电子。
金和铂等重金属是二次电子的优良发射体——这是用于成像表面形貌的主要信号。用这些材料之一涂覆样品可以显著增加检测到的二次电子数量，从而提高信噪比，产生更清晰、更详细的图像。
保护样品
高能电子束可能会损坏敏感样品，导致结构变化或因局部加热而熔化。
导电涂层有助于将热量从被扫描区域散发出去，减少热损伤。它还可以包裹样品，防止对电子束敏感的材料在显微镜真空室内部降解或释气。
常见涂层材料及其应用
涂层材料的选择并非随意，它直接影响您可以获取的数据质量和类型。
金和金钯合金
金是最常见且最具成本效益的通用SEM成像涂层材料。它具有很高的二次电子产额，为形貌分析提供了出色的信号。通常更喜欢使用金钯（Au/Pd）合金，因为它比纯金具有更细的晶粒尺寸，这对于高倍率成像更有利。
铂和铬
对于非常高分辨率的成像，特别是使用场发射枪SEM（FEG-SEM）时，铂（Pt）或铬（Cr）是更优的选择。这些材料可以沉积成极薄的层，具有非常精细的晶粒结构，从而保留了粗糙的金涂层可能会掩盖的最精细的纳米级表面特征。
银
银（Ag）是一种高导电性材料，可用于SEM涂层。有时也选择它，因为它比其他金属更容易从样品上清除，这对于样品需要进一步测试时很有用。
碳
碳（C）是任何涉及X射线微分析（如能量色散X射线光谱（EDS或EDX））的分析的标准涂层。与重金属不同，碳的X射线信号非常微弱，不会干扰对实际样品元素信号的检测，从而确保了准确的成分数据。
了解权衡
应用涂层是一项强大的技术，但必须认识到其局限性和潜在缺点。
涂层可能会掩盖表面细节
每种涂层都会在样品上增加一层材料。如果涂层太厚或晶粒结构粗糙，它可能会覆盖或改变您试图观察的真实纳米级形貌。这是标准涂层（如金）与高分辨率涂层（如铂）之间的主要权衡。
干扰元素分析
这是最关键需要理解的权衡。像金或铂这样的重金属涂层在受到电子束撞击时会产生强烈的X射线信号。这会完全掩盖或干扰来自样品的元素信号，使得准确的成分分析变得不可能。
该过程具有破坏性
对于大多数样品来说，溅射镀膜是一个不可逆的过程。一旦样品被涂覆，通常很难或不可能在不改变底层表面的情况下去除涂层。
根据您的目标选择合适的涂层
您的分析目标应始终决定您的涂层材料选择。
- 如果您的主要重点是常规形貌成像：使用金或金钯合金，以获得强大、清晰的信号和具有成本效益的结果。
- 如果您的主要重点是高分辨率表面细节（FEG-SEM）：使用铂或铬等细晶粒材料，以保留精细的纳米级特征。
- 如果您的主要重点是元素分析（EDS/EDX）：您必须使用碳涂层，以确保您的结果反映样品本身的成分，而不是涂层。
选择正确的涂层可以将一个具有挑战性的样品转变为能产生清晰、稳定和准确分析结果的样品。
总结表：
| 涂层材料 | 主要用途 | 关键优势 | 关键限制 |
|---|---|---|---|
| 金 / 金钯合金 | 常规形貌成像 | 高二次电子产额，具有成本效益 | 晶粒粗糙可能掩盖精细细节；干扰EDS |
| 铂 / 铬 | 高分辨率FEG-SEM成像 | 极细晶粒，保留纳米级特征 | 成本较高；干扰EDS |
| 碳 | 元素分析（EDS/EDX） | X射线干扰最小，成分数据准确 | 成像的二次电子产额较低 |
| 银 | 一般成像（较少用） | 高导电性，可去除 | 不常用；可能干扰EDS |
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