徕卡电子显微镜镀膜技术简要介绍

电子显微镜领域需要对样本进行镀膜处理才能改善样本的成像效果。在样本上形成一层金属导电层可抑制电荷聚积、减少热损伤，并改善SEM对样品拓扑结构检测所需的二次电子信号量。在x射线显微分析中，网格上支持膜，TEM观察复型样品中的背底支撑膜，涉及既对电子束透明但同时具备导电效果的精细碳膜。具体需要采用的镀膜技术取决于分辨率和应用。

SEM成像前所需的镀膜处理

导电性很差或不导电的材料样本（陶瓷、聚合物等）需要碳镀膜或金属镀膜。低温样本经过冷冻断裂后进行金属镀膜处理（徕卡EM ACE600冷冻断裂和徕卡EM VCT500），并在低温SEM下成像。

 
TEM成像前的镀膜处理

由聚醋酸甲基乙烯脂（formvar）所覆盖的TEM网格需要进行碳镀膜处理来获得导电性能。使用辉光放电处理网格，否则溶液不会粘附并分布在网格上。冷冻断裂样本以低角度进行金属镀膜处理，然后再对薄膜进行碳镀膜处理（Leica EM ACE600冷冻断裂或徕卡EM ACE900），从而生成可在TEM中成像的复型。

溅射镀膜

SEM的溅射镀膜是一种工艺过程，是将导电金属如金（Au）、金/钯（Au/Pd）、铂（Pt）、银（Ag）、铬（Cr）或铱（Ir）等超薄导电金属的涂层镀膜在不导电或导电性很差的样本上。溅射镀膜可防止因静电场的累积而使样本电荷聚积。溅射镀膜还能增加在SEM中从样本表面检出的二次电子量，从而提高信噪比。用于SEM的溅射薄膜厚度通常为2-20nm。

SEM样本采用金属溅射镀膜的优势：

• 减少显微镜电子束损伤

• 增加热传导

• 减少样本电荷累积（提高导电性能）

• 改善二次电子发射

• 减少电子束穿透深度，提高边缘分辨率

• 保护对射束敏感的样本

碳蒸镀

碳的热蒸发广泛用于电子显微镜的样本制备。在一个真空系统内，在两个高电流电极之间安装一个碳源 – 无论采用线状还是棒状形式。当碳源加热到其蒸发温度时就会有一股细小的碳流沉积在样本上。碳蒸镀在EM电子显微镜中的主要应用是X射线显微分析和（TEM）网格上的样本支撑薄膜。
 
电子束蒸镀

金属和碳都可以被蒸镀。电子束蒸镀方法可以得到精细镀膜，是一种非常有方向性的镀膜过程，其镀膜区域比较有限。电子汇聚在靶材上，靶材得到加热并进一步蒸发。电子束中的带电粒子被移除。因此，一束电量很低的电子束打到样品表面。热量降低，带电粒子对样本的影响会减少。少数几次运行后，电子源须重新加载并清理。一般来说，在必须进行定向镀膜（投影和复型）或需要精细镀膜时使用电子束蒸发镀膜。

低温技术介绍

冷冻断裂包括一系列技术，这些技术可揭示并复制细胞器及其他膜结构的内部组成，以便在电子显微镜下进行检查。冷冻蚀刻通过升华去除冰层，暴露出原本隐藏的膜表面。

冷冻干燥简称冻干处理，在高真空条件下（升华）可去除冷冻样本中的水分。这样一来就能够获得干燥稳定的样本并且可在电子显微镜下成像。

应用

图1：蚊子的触须（感谢奥地利维也纳Daniela Gruber博士提供的图片）


图2：果蝇复眼（感谢徕卡显微系统应用专家Kim Rensing提供的图片）


图3：叶螨（感谢徕卡显微系统应用专家Kim Rensing提供的图片） 


图4：蚊子腿（感谢奥地利维也纳大学细胞成像与超微结构研究核心实验室Daniela Gruber博士提供的图片）


图5：触须细节（感谢奥地利维也纳大学细胞成像与超微结构研究核心实验室Daniela Gruber博士提供的图片）


图6：蚊虫复眼（感谢奥地利维也纳大学细胞成像与超微结构研究核心实验室Daniela Gruber博士提供的图片）
 

不同镀膜方法的典型应用