樣品制備對掃描電鏡觀察來說也至關重要，樣品如果制備不好可能會對觀察效果有重大影響。

通常希望觀察的樣品有盡可能好的導電性，否則會引起荷電現(xiàn)象，導致電鏡無法進行正常觀察；另外樣品還需要有較好的導熱性，否則轟擊點位置溫度升高，使得試樣中的低熔點組分揮發(fā)，形成輻照損傷，影響真實的形貌觀察。如果要進行EDS/WDS/EPMA定量檢測，還需要樣品表面盡可能平整。

第一節(jié)  常規(guī)樣品制備 

樣品制備主要包括取樣、清洗、粘樣、鍍膜處理幾個步驟。

1. 取樣

做掃描電鏡實驗，有條件的樣品應力求細小，樣品具有代表性就行了。尤其是對不導電試樣的分析中，小試樣可以提高導電性及導熱性。此外，將大試樣置于樣品室中會釋放更多的氣體，尤其在多孔材料中，這不僅影響真空度而且大大增加了抽真空所需時間，并可能引入較大污染。所以對多孔材料置于電鏡之前，可對試樣作一些熱處理而不破壞試樣，如電吹風吹風吹氣、紅外燈烤制、或置于烘箱內(nèi)低溫升溫一定時間，使其間隙中氣體逸出，縮短進入電鏡抽真空時間等。

對薄膜截面宜能切割，鑲嵌和拋光。鑲嵌時宜把樣品分成兩半，待觀察膜面向內(nèi)再對粘后鑲嵌，打磨。其優(yōu)點在于：避免了拋光時因膜面與鑲嵌料力學性能存在一定差異而導致薄膜脫落或產(chǎn)生裂紋與縫隙，如圖4-1。對粘后的膜面兩面力學性能一樣，會改善此種情況。

圖1 單膜面力學性能不對稱引起的損傷

對較軟試樣在制截面過程中，通常不采用剪刀直剪，直剪后斷面被剪切所牽拉，品質(zhì)差。可考慮使用鋒利刀片如手術刀片截斷?；虍敇悠方胍旱鋬龃鄶鄷r。冷凍脆斷之前可切一微小縫隙，使凍硬試樣能沿切口以很小的力量破裂。在條件允許的情況下，可考慮采用截面離子束或FIB拋光。

對粉末樣品，采樣的量應較少，否則粉末疊合后影響導電性及穩(wěn)定性。如果粉末樣品嚴重團聚，可考慮將粉末與易揮發(fā)溶劑（例如純水，乙醇，正己烷，環(huán)己烷）混合，配制成一定濃度的懸濁液，采用超聲分散后，再取小液滴于試樣座或硅片，銅（鋁）導電膠帶表面。這時切勿用碳導電膠帶進行檢測，否則碳導電膠帶并不密實，將使試樣鑲嵌于空隙之中而影響觀測。待溶劑蒸發(fā)干后粉體依靠其表面吸附力附著于基底，如圖4-2。

圖2 粉末超聲分散制樣

不過值得注意的是溶劑的選擇，溶劑不能對要觀察的試樣有影響，否則會改變試樣的初始形貌而使得圖像失真。如圖4-3，高分子球樣品在用水稀釋分散后仍為球形，而用無水乙醇分散后，形貌發(fā)生了變化。

圖3 水（左）和乙醇（右）稀釋分散對形貌的影響

2. 清洗

試樣盡可能保證新鮮，避免沾染油污。特別是不要直接用手直接接觸試樣，以免沾染油脂。清潔不僅僅是針對試樣的要求，同樣還包括了樣品臺。樣品臺要做到經(jīng)常用無水乙醇進行清洗。

3. 粘樣

樣品的粘貼應力求光滑，牢靠，盡可能降低接觸電阻以提高導電性及導熱性。尤其對底面凹凸不平的樣品，宜貼銀膠，使銀膠充滿間隙，確保順利。如需要做EBSD測試時最好還要使用銀膠。EBSD采集需要傾轉70°,重力力矩大，同時導電膠帶具有一定彈性，在重力緣故下可能逐漸被拉伸從而引起樣品漂移。

另外，通常多數(shù)樣品用碳導電膠帶貼附，但若需要極限分辨率觀測時，還宜使用銀膠來進一步提高導電性。

我們貼試樣的目的就是為了使試樣待觀察面與試樣臺底座間有一個導電通路，不能只以為面導電即可。試樣表面的導電性再強，若無導電通路與試樣臺連通，仍有荷電現(xiàn)象。尤其對不規(guī)則樣品更應重視粘貼時導電通路的選擇。如圖4-4，左邊與中間的表面并未和樣品臺導通，屬于不合理的粘貼，而右邊形成了通路，是合理的粘貼方式。

圖4 合理（右）與不合理（左、中）的粘貼

對于很多規(guī)則樣品，比如塊體或者薄片樣品，也存在很多不合理的粘貼方式。很多人認為試樣有一定的導電性，就將試樣直接粘在導電膠帶上，如圖4-5左。樣品表面和樣品臺之間依然會出現(xiàn)沒有通路的情況，有時即使樣品導電性好，可能也會因為有較大的接觸電阻使得圖像有微弱的荷電或者在大束流工作下有圖像漂移。而圖4右，則是開始將導電膠帶故意留一段長度，將多余的長度反粘到試樣表面去。這樣使得不管樣品體內(nèi)導電性如何，表面都能通過導電膠帶形成通路。而且即使樣品整個體內(nèi)都有較好的導電性，連接到表面的導電膠帶相當于一個并聯(lián)電路，并聯(lián)電路的總電阻總是小于任何一個支路的電阻，所以無論試樣的導電性任何，都應習慣性的將一段導電膠帶連接到表面，以進一步減小接觸電阻，增強導電性。

對于粉末試樣的粘貼，也是要少量，避免粉末的堆疊影響導電性和導熱性。粉體可以取少量直接撒在試樣座的雙面碳導電膠上，用表面平的物體，例如玻璃板或導電膠帶的蠟紙面壓緊，然后用洗耳球吹去粘結不牢固的顆粒，如圖4-5左。如果粉末量很少，無法用棉簽或藥勺進行取樣，也可將碳導電膠帶直接去粘貼粉末，如圖4-5右。

圖5 粉末試樣的粘貼方法

4. 鍍膜

對導電性差的樣品一般可選用鍍膜處理。一般我們選用鍍金Au膜時，若分辨率要求很高，可選用鍍鉑Pt,鉻Cr,銥Ir等。若要在EDS上嚴格地定量分析試樣，就不可能鍍上金屬膜了，由于金屬膜吸收X射線很強，定量效果很大，這時可以選擇蒸鍍碳膜的方法。

目前鍍膜設備普遍能夠準確地控制膜厚，一般鍍制5nm薄膜足以提高導電性，而對一些特殊結構樣品如海綿或者泡沫狀等，其表面不夠密實，甚至鍍制較厚導電層時也很難構成通路。因此我們鍍膜的范圍盡可能地限制在10nm之內(nèi)，若鍍上10nm導電膜后導電性仍然得不到提高，那么繼續(xù)加大鍍膜就毫無意義了。通常鍍金的字約有十萬倍的金顆?？梢姡冦K的字約有二十萬倍的鉑顆?？梢?，鍍鉻或銥的字約有近三十萬倍的鉑。因此對導電性差的樣品，可按需選用不同鍍膜。鍍膜后，用金屬膜替代樣品進行二次電子發(fā)射，而且通常鍍上的金和鉑對二次電子的激發(fā)率很高，鍍膜后也可以加強信號強度及襯度以改善圖片質(zhì)量。只要鍍膜不遮掩樣品的實際細節(jié)，就可以徹底鍍膜處理了，不必再糾結必須不鍍膜才能觀測，除非是特殊無法鍍膜的情況。當然，對某些需要倍數(shù)特別大或測量比較苛刻的觀察需求，鍍膜處理應慎重。畢竟高倍數(shù)時鍍膜可能掩蓋某些形態(tài)或導致測量出現(xiàn)偏差。如圖4-7，左邊是鍍金處理的PS球在SEM下的測量結果，右邊是TEM直接拍攝的結果，可以發(fā)現(xiàn)SEM的測量結果大約在195nm左右，而TEM的測量結果在185nm左右，這就是因為給PS球鍍了5nm金而引起直徑擴大了10nm左右。

圖6 PS球在SEM下鍍膜觀察和TEM直接觀察的對比

除了不導電樣品需要鍍膜，對于一些導熱性不佳的試樣，有時也需要鍍膜。電子束轟擊試樣時，很多能量轉變成熱能，使得轟擊點溫度升高，升高溫度表達式為

ΔT(K) = 4.8 × VI / kd

其中，V為加速電壓、I為束流、d為電子束直徑，k為試樣熱導率。對于導熱性差的試樣，k較低，ΔT有時能接近1000K，很容易對試樣造成損傷。比如有時候對高分子樣品進行觀察時，會發(fā)現(xiàn)樣品在不斷的變化，其實是樣品受到電子束轟擊造成了輻照損傷損傷，如圖4-7。而經(jīng)過鍍膜后，可以提高熱導率，降低升溫程度，避免樣品受到電子束輻照損傷。

圖7 電子束輻照損傷