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冷凍傳輸掃描電鏡Cryo-SEM的技術原理與操作
來源: 時間:2025-01-02 09:24:58 瀏覽:1350次

冷凍傳輸掃描電鏡Cryo-SEM的技術原理與操作

 

冷凍傳輸掃描電鏡(Cryo-SEM是一種高級的材料分析技術,它結合了低溫樣品制備與掃描電子顯微鏡(SEM的高分辨率成像能力,特別適用于觀察那些在常規條件下會變形或蒸發的樣品,如生物組織、液體、半液體以及對電子束敏感的材料。

技術原理

1. 冷凍固定

Cryo-SEM的核心在于快速冷凍樣品,以保持其自然狀態。這通常通過高壓冷凍或液氮泥快速冷凍實現。高壓冷凍利用液氮在高壓下將樣品迅速冷凍至玻璃態,避免了水分結晶對樣品結構的破壞。液氮泥則是通過在真空環境中使液氮不沸騰,形成“泥漿”狀,快速冷凍樣品,確保結構的完整性。

2. 冷凍傳輸系統

為了保持樣品的低溫狀態,冷凍傳輸系統至關重要。它包括一系列低溫裝置,如氣鎖室、冷凍臺和防污染器,確保樣品從制備到成像過程中不經歷溫度變化,防止冰晶形成和樣品污染。

3. 樣品制備

冷凍斷裂:冷凍后的樣品在低溫下斷裂,暴露新鮮表面。

升華:在真空環境下,使用低溫條件去除樣品表面的冰,保留樣品結構。

導電性噴涂:為了提高成像質量,會在樣品表面噴涂一層導電材料,如鉑或金,減少充電效應。

4. 成像

樣品通過冷凍傳輸裝置移至Cryo-SEM的冷臺上,溫度可低至-160°C,然后在低溫下進行電子束掃描,獲得高分辨率圖像。

操作流程

1. 樣品準備:選擇合適的冷凍方法,確保快速冷凍以避免結構損傷。

2. 冷凍固定:使用高壓冷凍儀或液氮泥快速冷凍樣品,保持其原始結構。

3. 轉移與斷裂:將冷凍樣品轉移到冷凍制備室,進行冷凍斷裂,以獲得內部結構的暴露面;在必要時,進行表面處理,如升華去除表面冰層。

4. 導電噴涂:在冷凍狀態下,對樣品表面進行導電材料的噴涂,以利于電子束的均勻散射。

5. 冷凍傳輸:利用專門的冷凍傳輸裝置,在低溫和真空條件下將樣品安全轉移到SEM的冷臺上,確保過程中樣品不受熱影響。

6. SEM成像:在Cryo-SEM中調整電子束參數,如電壓、電流和工作距離,以適應低溫條件下的成像;進行掃描,獲取高清晰度的冷凍狀態下的樣品圖像。

應用實例

Cryo-SEM廣泛應用于生物學、材料科學、納米技術等領域。例如,觀察細胞內部結構、研究藥物遞送系統的形態、分析復合材料的微觀結構等。通過Cryo-SEM,科學家能夠捕捉到生物樣本的瞬間狀態,如細胞膜的細節、病毒的結構,或是液體乳化劑的微觀相態,這些在常溫下難以觀察到的細節。

安全與維護

操作Cryo-SEM時需注意低溫防護,避免液氮凍傷,并確保所有操作都在通風良好的環境下進行,以防止氮氣積聚。定期維護冷凍傳輸系統,確保其性能穩定,是保證成像質量的關鍵。

 

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全部 3小時前 四川
文字是人類用符號記錄表達信息以傳之久遠的方式和工具。現代文字大多是記錄語言的工具。人類往往先有口頭的語言后產生書面文字,很多小語種,有語言但沒有文字。文字的不同體現了國家和民族的書面表達的方式和思維不同。文字使人類進入有歷史記錄的文明社會。
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