电镜样品制备中的喷金仪：微观世界的第一步

在扫描电子显微镜（SEM）观察微观世界时，样品制备是决定图像质量的关键环节。其中，一种名为“喷金仪”的设备扮演着幕后功臣的角色。它能够为样品披上一层极薄的金属“外衣”，提升导电性并优化成像效果。本文将介绍什么是喷金仪，它在电镜样品制备中的重要作用，以及常见应用场景。

喷金仪是什么？有什么作用？

喷金仪（离子溅射镀膜仪、热蒸发镀膜仪）是一种用于在样品表面沉积金属薄膜的设备。其工作原理是在真空腔室中利用高能离子轰击金属靶材，使靶材原子溅射出来并沉积到样品表面，形成均匀的金属镀层。由于常用的靶材是金，这种设备因此俗称为“喷金仪”。喷金仪镀上的这层金属膜可以显著提高样品表面的导电性，抑制电子束照射过程中产生的电荷积聚，从而减少图像噪点、提高清晰度。简而言之，喷金仪是扫描电镜样品制备过程中提升导电性和图像质量的关键工具。

在电镜观测前对样品进行喷金处理已成为材料科学、生物学、半导体等领域的常规步骤。通过喷金仪对样品进行金属镀膜，可以有效避免 SEM 成像时出现的“充电效应”，并优化细节呈现和提高对比度。例如，在透射电镜样品制备中也常用溅射镀膜技术来减少电子束对样品的损伤，可见喷金仪在各类电镜样品准备中都扮演着重要角色。

喷金镀膜如何提升SEM成像？

给样品喷镀一层超薄的金属导电膜对改善扫描电镜成像有诸多益处，包括：

• 消除充电效应：增加样品表面导电性，迅速导走累积电荷。

• 降低束流损伤：减少电子束对样品的直接轰击损伤，保护精细结构。

• 提升信号产出：提高二次电子的发射效率，增强有用信号获取。

• 改善图像分辨率：减少高速电子穿透样品造成的模糊，提高边缘清晰度。

• 保护敏感样品：为对电子束敏感的样品提供一层“防护罩”，避免热量和电荷破坏。

正因为如此，在进行 SEM 观察时提升样品导电性是最基本的要求，之后才能通过调整其他参数获得理想的成像。实践证明，在相同的显微镜设定下，预先进行了喷金镀膜的样品图像质量要明显优于未喷金处理的样品。

哪些样品需要喷金处理？

喷金仪几乎可以用于所有类型的样品制备，但对以下几类样品来说尤为重要：

• 生物样品及高分子材料：细胞、组织、植物叶片、昆虫以及各种塑料、聚合物等往往对电子束非常敏感。在 SEM 高能电子束的照射下，这些样品容易发生受热熔化、结构损伤。通过在其表面镀上一层薄薄的抗电子束金属层，可以起到保护作用。

• 非导电材料：玻璃、陶瓷、纤维、岩石矿物、纸张等绝缘体在扫描电镜下容易形成“电子陷阱”，导致图像发白、模糊甚至无法成像。喷金处理能够消除这种荷电效应，大幅提高信噪比。

• 新材料及复合材料：如半导体器件、纳米复合材料等，即使部分区域具有导电性，也常常需要喷金处理，以确保整体成像质量稳定可靠。