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    冷冻传输扫描电镜Cryo-SEM的技术原理与操作
    来源: 时间:2025-01-02 09:24:58 浏览:1248次

    冷冻传输扫描电镜Cryo-SEM的技术原理与操作

     

    冷冻传输扫描电镜(Cryo-SEM是一种高级的材料分析技术,它结合了低温样品制备与扫描电子显微镜(SEM的高分辨率成像能力,特别适用于观察那些在常规条件下会变形或蒸发的样品,如生物组织、液体、半液体以及对电子束敏感的材料。

    技术原理

    1. 冷冻固定

    Cryo-SEM的核心在于快速冷冻样品,以保持其自然状态。这通常通过高压冷冻或液氮泥快速冷冻实现。高压冷冻利用液氮在高压下将样品迅速冷冻至玻璃态,避免了水分结晶对样品结构的破坏。液氮泥则是通过在真空环境中使液氮不沸腾,形成“泥浆”状,快速冷冻样品,确保结构的完整性。

    2. 冷冻传输系统

    为了保持样品的低温状态,冷冻传输系统至关重要。它包括一系列低温装置,如气锁室、冷冻台和防污染器,确保样品从制备到成像过程中不经历温度变化,防止冰晶形成和样品污染。

    3. 样品制备

    冷冻断裂:冷冻后的样品在低温下断裂,暴露新鲜表面。

    升华:在真空环境下,使用低温条件去除样品表面的冰,保留样品结构。

    导电性喷涂:为了提高成像质量,会在样品表面喷涂一层导电材料,如铂或金,减少充电效应。

    4. 成像

    样品通过冷冻传输装置移至Cryo-SEM的冷台上,温度可低至-160°C,然后在低温下进行电子束扫描,获得高分辨率图像。

    操作流程

    1. 样品准备:选择合适的冷冻方法,确保快速冷冻以避免结构损伤。

    2. 冷冻固定:使用高压冷冻仪或液氮泥快速冷冻样品,保持其原始结构。

    3. 转移与断裂:将冷冻样品转移到冷冻制备室,进行冷冻断裂,以获得内部结构的暴露面;在必要时,进行表面处理,如升华去除表面冰层。

    4. 导电喷涂:在冷冻状态下,对样品表面进行导电材料的喷涂,以利于电子束的均匀散射。

    5. 冷冻传输:利用专门的冷冻传输装置,在低温和真空条件下将样品安全转移到SEM的冷台上,确保过程中样品不受热影响。

    6. SEM成像:在Cryo-SEM中调整电子束参数,如电压、电流和工作距离,以适应低温条件下的成像;进行扫描,获取高清晰度的冷冻状态下的样品图像。

    应用实例

    Cryo-SEM广泛应用于生物学、材料科学、纳米技术等领域。例如,观察细胞内部结构、研究药物递送系统的形态、分析复合材料的微观结构等。通过Cryo-SEM,科学家能够捕捉到生物样本的瞬间状态,如细胞膜的细节、病毒的结构,或是液体乳化剂的微观相态,这些在常温下难以观察到的细节。

    安全与维护

    操作Cryo-SEM时需注意低温防护,避免液氮冻伤,并确保所有操作都在通风良好的环境下进行,以防止氮气积聚。定期维护冷冻传输系统,确保其性能稳定,是保证成像质量的关键。

     

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    12条评论
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    全部 3小时前 四川
    文字是人类用符号记录表达信息以传之久远的方式和工具。现代文字大多是记录语言的工具。人类往往先有口头的语言后产生书面文字,很多小语种,有语言但没有文字。文字的不同体现了国家和民族的书面表达的方式和思维不同。文字使人类进入有历史记录的文明社会。
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