TEM制样中载网的选择
2022-08-26 16:03:44 0 652
TEM测试中,为了获取高质量的样品图像,制样很关键。在制样的过程中,其中载网的选择也是至关重要。
载网通常是一种多孔的金属片,对样品起加固和支撑作用。载网可以用 Cu、Ni、Mo、Al、W、Au 及尼龙等材料制作,但通常使用 Cu 制作,故统称铜网。它有许多不同的规格,可根据样品的性质选择使用。大多数透射电镜样品在制样时,为了确保样品能搭载在“载网”上,会在“载网”上覆一层有机膜,称为“支持膜”。这种具有支持膜的载网,称为“载网支持膜“。当样品接触载网支持膜时,会很牢固的吸附在支持膜上,不至于从载网的孔洞处滑落,以便在电镜上观察。支持膜为一层非晶质的薄膜,厚约20 nm。它在电子束照射下应该是“透明的”,本身并无任何结构,且与样品不会发生反应。支持膜由塑料或碳制成。
根据载网的材质不同
分别有 Cu、Ni、Mo、Al、W、Au 等不同载网,常见测试用的是铜网,但如果能谱分析铜元素时,则应该选择其他材质载网。
按网孔大小
分为50目到2000目不等,孔径可从800μm到6.5μm,最常用的载网为200目,孔径约为100μm,肋宽约30μm。
根据支持膜的类型
其中塑料材质中有方华膜、火棉胶膜以及微栅膜。但使用前最好也喷一层薄薄的碳膜。碳支持膜的制作比较复杂。
1. 无孔碳支持膜系列
碳支持膜(Formvar Stabilized with Carbon SupportFilm)是在方华膜(也可用火棉胶)上再覆盖一层碳,是最常见并被广泛采用的支持膜。
2. 纯碳支持膜系列
①纯碳支持膜是在载网的反面有一层可移除的方华膜,载网正面覆盖较厚的碳层。当观察有机溶剂分散过的样品时,溶剂会将载网反面的有机层溶去,只留下纯碳膜和被观察样品。由于其良好的特征优势可减少样品的热漂移,增强样品稳定性。对于较高温和较低温下处理的样品,也有明显的优势。适合观察10 nm 以上的样品。400目筛网最佳。膜厚度在20-40nm。
②薄纯碳支持膜是没有附带任何有机层的薄型纯碳膜。背底影响小,适合观察分散性较好,以及核壳结构的样品。膜厚度在7~10nm,更薄可以达到3-7nm。选择400目筛网最佳。
③超薄碳支持膜是在具有微孔支持膜(微栅)上再覆盖一层薄的碳层。没有有机背底的纯碳膜,适合分散性较好的10nm以下的纳米材料样品观察。膜厚度在3~5 nm。选用 230 目载网最佳。
3.有孔(微栅)支持膜系列
①微栅支持膜是具有微小孔洞的支持膜,是高倍电镜下观察纳米结构像的最佳选择。微栅支持膜是由特殊的有机材料构成,牢固性较好。病毒或细菌颗粒一般会附着在微栅孔的边缘,一维纳米材料可搭载在微孔两端,没有基底物质的干扰。更便于微束分析,获得单颗粒电子衍射像。孔径大约 2 ~8 μm。选用 230 目载网效果最佳。
②纯碳微栅支持膜拥有纯碳支持膜耐有机溶剂腐蚀和耐高温等特点,又具备微
栅支持膜在高倍电镜下观察样品高分辨像的优势。更便于微束分析或获得单颗粒电子衍射像。选择230 目载网最佳。
③FIB微栅支持膜专用于FIB(聚焦离子束)分析技术领域,主要适用样品为微电子器件。选用 200 目载网最佳。
④多孔碳支持膜是一款适合纳米材料表征的新型支持膜产品。低倍下观察形貌,高倍下观察高分辨像。
⑤Quantifoil规则多孔支持膜可用于支撑超薄碳膜或直接作为较大样品的载体。对物质纳米特征研究,如生物大分子复合体在载体自由悬层的研究。
⑥C-flat 纯碳多孔支持膜是应用于 Cryo-TEM 的首选支持膜。
4.非碳材料支持膜系列
①纯方华膜,膜强度高,透过率好,适合承载超薄切片。但导电性不好,局部会造成碳化,样品会产生漂移。通常在 100 kV 电镜上使用较多。选用 200 目载网最佳。
②镀金支持膜和镀锗支持膜主要用于不能以碳为衬底的电子显微表征。便于 EDS 检测。可以用来校正电子显微镜的放大倍数和电子衍射相机长度,标定高分辨像的晶格条纹间距。选择230 目载网最佳。锗产生的背底噪音优于金膜,所以可以改善像的衬度。
③氮化硅薄膜窗格可承受 1 000°C 以上的高温。适用高温条件下研究或制备纳米材料。
5. 特型载网支持膜系列
光圈载网,狭缝载网,双联载网等,
①光圈载网和狭缝载网用来蘸取连续超薄切片,膜过厚,会影响样品的清晰度。
②双联载网支持膜可应用于磁性样品或对支持膜附着力差的样品。
在TEM测试选用载网时,需要注意一些特殊情况:
1、在做高分子、生物样品切片后需要染色时要用裸网或微栅,因为染色剂通常会染方华膜。
2、在负载一些二维方向尺度较大的薄膜样品时,比如大面积的石墨烯膜、有机膜,如果用碳支持膜背底影响较大, 用微栅膜在低倍观察时有微栅孔的结构,因此可选用目数较高的裸网,如1000目、2000目的铜裸网。
参考文献:
[1]曾丽珍,赵少飞.浅谈高质量透射电镜照片的拍摄[J].实验室研究与探索,2016,35(07):295-301.
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