電鏡制樣課堂 | 鍍膜儀靶材與鍍膜厚度，到底該怎么選？

在掃描電鏡（SEM）的樣品制備中，鍍膜是至關重要的一步。對于導電性不佳的樣品，如生物組織、高分子材料、陶瓷等，鍍膜能有效解決“荷電效應"，保護樣品免受電子束損傷，并顯著增強二次電子信號，從而獲得高質量的圖像。

面對金（Au）、鉑（Pt）、碳（C）等常用靶材，以及不同的鍍膜厚度，我們該如何做出選擇？

為什么需要鍍膜？

簡單來說，鍍膜主要為了解決以下三大問題：

1、抑制電荷積累

為非導電樣品提供導電通路，防止電子在樣品表面積累，避免圖像出現異常亮區、條紋或扭曲。

2、減少樣品損傷

提高樣品的熱傳導性，將電子束帶來的熱量迅速散開，保護對溫度敏感的樣品。

3、增強信號強度

增加二次電子的產率，提升圖像的信噪比，讓形貌細節更清晰。

靶材選擇：不止要好，更要合適

選擇合適的靶材是鍍膜成功的第一步，不同的靶材各有其獨特的優勢和適用場景。

圖1：通過濺射在碳膜上制備厚度為 0.4 nm 的不同金屬膜

金 (Au)：經典可靠的全能選手

金靶材是應用廣泛的靶材之一，尤其適用于常規的鎢燈絲掃描電鏡。

優點

導電性能佳，能有效地抑制荷電效應。

化學性質穩定，不易氧化，適合長期保存樣品。

操作寬容度高，對鍍膜儀的真空度要求相對寬松。

缺點

顆粒尺寸較大，在超高倍率下觀察時，金顆粒本身會干擾對樣品納米級細節的分辨，（圖1）。

金顆粒會干擾樣品的 X 射線能譜（EDS）信號。

適用場景

適用于大多數常規 SEM 觀察，特別是放大倍率不高、對樣品穩定性有要求的情況。

鉑 (Pt) / 鉑鈀合金 (Pt/Pd)：高分辨成像的利器

如果使用的是場發射掃描電鏡（FE-SEM），追求納米級別的成像質量，那么鉑或鉑鈀合金是更佳選擇。

優點

顆粒極其細小，即使在幾十萬倍的放大倍率下，也不會掩蓋樣品的真實表面細節，適合高分辨成像，（圖1）。

與金類似，化學性質非常穩定。

缺點

鉑靶價格昂貴。

對真空度要求高，需要更好的真空條件才能獲得最佳鍍膜效果。

適用場景

適用于 FE-SEM 的高分辨成像，觀察納米結構、精細形貌，以及對樣品細節要求的應用。

碳 (C)：元素分析的“透明"伙伴

碳鍍膜主要應用于需要避免元素干擾的分析場景。

優點

碳是輕元素，幾乎不會干擾樣品中其他元素的 X 射線能譜分析，對 EDS 分析友好。

通過蒸鍍方式可以獲得非常均勻、無定形的薄膜。

缺點

相比金屬膜，碳膜增強二次電子信號的能力較弱。

適用場景

主要用于需要進行 EDS 元素分析、EBSD 分析的樣品，或作為透射電鏡（TEM）的支撐膜。

常用靶材選擇一覽表

厚度選擇：在“夠用"和“精細"間找到平衡

鍍膜厚度并非越厚越好，合適的厚度需要在充分抑制電荷積累和避免掩蓋樣品細節之間找到平衡點。

圖2：不同厚度的 Au 膜。由 Leica EM ACE200 制備

常規觀察 (5-10 nm)

對于大多數形貌觀察，5-10 nm 的膜厚是“黃金標準"。這個厚度足以提供良好的導電性，同時不會過度影響表面細節。對于顆粒細膩的鉑靶，5 nm 左右即可；對于顆粒較大的金靶，可能需要 8-10 nm（圖2）。

圖3：厚度為 5 nm 的 Au 膜和 Pt 膜。由 Leica EM ACE200 制備

高分辨成像 (2-5 nm)

當使用 FE-SEM 進行高分辨率觀察時，為了最大限度地保留納米級細節，應選擇 2-5 nm 的超薄鍍膜。此時，配合使用鉑或鉑鈀靶材效果更佳，（圖3和圖4）。

圖4：不同厚度的 Pt-Pd 膜。由 Leica EM ACE600 制備

強導電需求 (10-20 nm)

對于導電性極差、形貌復雜（如多孔、粉末狀）或需長時間觀察的樣品，可考慮增加膜厚至 10-20 nm，以確保電荷能夠被導走。

徠卡 EM ACE200

● Leica EM ACE200 是一款高品質臺式鍍膜儀，用來制備電子顯微鏡所需的均勻的金屬導電膜或碳膜。

● 這款自動化設備既可以配置成濺射鍍膜儀又可以配置成碳絲蒸發鍍膜儀?；蛘?，根據需要，Leica EM ACE200 可以在一臺設備上裝配可調換鍍膜源，實現兩種鍍膜方式。

徠卡 EM ACE600

● Leica EM ACE600 是一款多功能型高真空鍍膜系統，用于制備超薄，細顆粒的導電金屬膜和碳膜，以適用于 FE-SEM 和 TEM 超高分辨率分析所需的鍍膜要求。

● 這一款全自動臺式鍍膜儀，包含內置式無油真空系統，石英膜厚監控系統和馬達驅動樣品臺。