扫描电子显微镜（SEM）中的溅射是用于制备非导电或导电性差的成像试样的关键过程。通过在样品上沉积一薄层导电材料（如金、铂或碳），溅射可以防止电子束造成的充电效应，增强二次电子发射，提高信噪比，从而获得更高质量的图像。这一过程对于光束敏感材料和非导电材料尤为重要，因为它可以保护样品免受损坏，并确保纳米尺度的精确成像。溅射还能提供不干扰元素分析的导电层，从而实现 X 射线光谱分析。
要点说明：
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防止充电效应:
- 非导电或导电性差的样品在暴露于扫描电子显微镜的电子束时会积聚电子，从而导致充电效应。这些效应会扭曲图像并损坏样品。
- 溅射会在样品上沉积一层薄薄的导电层（2-20 纳米），为多余的电子提供一个消散通道，从而防止充电。
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增强二次电子发射:
- 二次电子是在扫描电子显微镜中生成高分辨率图像的关键。非导电材料的二次电子发射率通常较低，导致图像质量较差。
- 溅射过程中涂覆的导电涂层可增强二次电子发射，从而提高扫描电镜图像的清晰度和细节。
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提高信噪比:
- 更高的信噪比对于生成清晰、高质量的扫描电镜图像至关重要。溅射可提高样品的导电性，从而降低噪音并增强来自次级电子的信号。
- 这种改进对纳米尺度的精细成像尤为有利。
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保护光束敏感材料:
- 生物标本或聚合物等一些样品对电子束比较敏感，在成像过程中可能会受损。
- 薄导电层可以起到保护屏障的作用，减少电子束的损伤，在不影响样品完整性的情况下延长成像时间。
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实现 X 射线光谱分析:
- 在 X 射线光谱分析中，碳涂层通常比金属涂层更受青睐，因为它不会干扰样品的元素分析。
- 用碳进行溅射可提供一个导电层，在保持样品结构完整性的同时进行精确的 X 射线光谱分析。
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溅射材料选择:
- 常用的溅射材料包括金、金/钯合金、铂、银、铬、铱和碳。
- 材料的选择取决于具体的应用，例如需要高导电性（金属）或与 X 射线光谱兼容（碳）。
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生物和非导电样品中的应用:
- 生物样品通常是不导电的，需要通过溅射来确保纳米尺度的清晰成像。
- 陶瓷或聚合物等非导电材料也可以通过溅射来防止带电并提高成像质量。
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工艺细节:
- 溅射是将样品置于真空室中，用离子轰击目标材料（如金或铂），使目标材料中的原子喷射出来并沉积到样品上。
- 溅射层的厚度受到严格控制（通常为 2-20 纳米），以确保最佳的导电性，同时又不会遮挡精细的表面细节。
通过解决这些关键点，溅射可确保扫描电子显微镜成像准确、高分辨率，并且不会因充电或光束损坏而产生伪影。对于各种材料，尤其是非导电或对光束敏感的材料，这一过程是不可或缺的。
汇总表：
| SEM 中溅射的主要优势 | 详细信息 |
|---|---|
| 防止充电效应 | 沉积一层薄薄的导电层（2-20 纳米），以消散多余的电子。 |
| 增强二次电子发射 | 提高非导电材料的图像清晰度和细节。 |
| 提高信噪比 | 降低噪音，实现纳米尺度的高质量成像。 |
| 保护光束敏感材料 | 在成像过程中起到屏障作用，减少光束损伤。 |
| 实现 X 射线光谱分析 | 碳涂层可实现无干扰的精确元素分析。 |
| 材料选择 | 金、铂、碳等，取决于应用需求。 |
| 应用 | 适用于生物和非导电样品，如陶瓷和聚合物。 |
| 工艺细节 | 在真空室中进行，厚度控制精确（2-20 纳米）。 |
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