扫描电镜 (Sem) 的金属涂层是什么？选择正确材料以获得清晰成像的指南

在扫描电子显微镜 (SEM) 中，金属涂层是应用于非导电样品上的一种超薄的导电材料层。这种称为溅射镀膜的过程通常使用金、铂、银或碳等材料，以防止电子束引起的电荷积聚，否则电荷积聚会严重扭曲图像。

SEM 涂层的目的是使非导电样品对电子显微镜可见。材料的选择是一个关键决定，需要在图像清晰度和后续化学分析要求之间取得平衡。

为什么 SEM 需要涂层

在选择材料之前，了解涂层所解决的基本问题至关重要。SEM 通过用聚焦的电子束扫描样品来工作，而生成的图像是由这种相互作用产生的信号生成的。

非导电或导电性差的样品（如聚合物、陶瓷或生物样品）无法消散来自电子束的电荷。

这种电荷会积聚在表面，形成一个静电场，使入射的电子束发生偏转。结果是图像失真、不稳定，并且通常无法使用，出现明亮的斑点和条纹。

溅射镀膜将一层非常薄的金属薄膜（通常在 2 到 20 纳米之间）施加到样品上。

该层具有三个主要功能：

理想的涂层材料完全取决于您的分析目标。每种金属都提供了导电性、晶粒尺寸和化学性质的独特组合。

金是最常见的涂层材料，因为它具有高导电性、化学惰性和易于应用。它能提供出色的二次电子发射，从而为各种应用带来明亮、清晰的图像。

金和钯的合金比纯金具有更细的晶粒结构。这使得它成为在涂层本身的纹理可能变得可见的稍高放大倍率下成像的更优选择。

这些材料会产生极细颗粒的涂层。这对于非常高倍率的成像至关重要，因为较粗的晶粒可能会遮挡您试图在样品表面上分辨的纳米级特征。

铬是高分辨率应用的另一个绝佳选择。其非常小的晶粒尺寸确保涂层本身不会干扰观察最精细的表面形貌。

银具有所有金属中最高的导电性，是比金成本更低的替代品。其关键优势在于它可以被化学溶解，从而可以回收原始样品以供进一步研究。然而，它可能会随着时间而氧化变色。

在进行能量色散 X 射线光谱 (EDX) 分析时，碳是首选材料。金等金属会产生强烈的 X 射线峰，这些峰可能会与样品中元素的峰重叠并遮盖它们。碳的 X 射线信号非常低，不会产生干扰，确保了准确的元素分析。

选择涂层材料不仅仅是选择导电性最好的材料。您必须考虑固有的权衡。

涂层必须足够厚以确保导电性，但又足够薄，以免遮盖样品表面特征。过厚的涂层会掩盖精细细节，从而失去了分析的目的。

在低倍率下，涂层材料的晶粒尺寸无关紧要。然而，在高倍率下，粗晶粒涂层（如金）的纹理可能会变得可见，产生伪影。需要使用更细晶粒的材料（如铱或铬）来避免这种情况。

在获得最佳图像和进行准确的化学分析之间存在直接的权衡。虽然金可以产生漂亮的图像，但其信号会干扰 EDX。您必须优先考虑您的主要目标。

根据您需要从样品中提取的信息来确定您的选择。

选择合适的涂层是获得清晰、准确和有意义的 SEM 结果的关键第一步。