Beim Sputtering-Verfahren im REM wird eine hauchdünne Schicht aus elektrisch leitendem Metall auf nicht oder schlecht leitende Proben aufgebracht.
Diese Technik ist entscheidend, um die Aufladung der Probe durch die Ansammlung statischer elektrischer Felder zu verhindern.
Sie verbessert auch den Nachweis von Sekundärelektronen und damit das Signal-Rausch-Verhältnis bei der REM-Bildgebung.
Was ist der Sputtering-Prozess im SEM? (4 wichtige Punkte erklärt)
1. Zweck der Sputter-Beschichtung
Die Sputterbeschichtung wird in erster Linie zur Vorbereitung nicht leitender Proben für die Rasterelektronenmikroskopie (REM) verwendet.
Bei der REM muss die Probe elektrisch leitfähig sein, um den Elektronenfluss ohne elektrische Aufladung zu ermöglichen.
Nicht leitende Materialien wie biologische Proben, Keramik oder Polymere können statische elektrische Felder aufbauen, wenn sie dem Elektronenstrahl ausgesetzt werden.
Dadurch kann das Bild verzerrt und die Probe beschädigt werden.
Durch Beschichtung dieser Proben mit einer dünnen Metallschicht (in der Regel Gold, Gold/Palladium, Platin, Silber, Chrom oder Iridium) wird die Oberfläche leitfähig.
Dies verhindert die Ansammlung von Ladungen und gewährleistet ein klares, unverzerrtes Bild.
2. Mechanismus des Sputterns
Beim Sputtern wird die Probe in eine Sputtering-Maschine, eine abgedichtete Kammer, eingebracht.
In dieser Kammer werden energetische Teilchen (in der Regel Ionen) beschleunigt und auf ein Zielmaterial (das abzuscheidende Metall) gerichtet.
Durch den Aufprall dieser Teilchen werden Atome aus der Oberfläche des Targets herausgeschleudert.
Diese ausgestoßenen Atome wandern dann durch die Kammer und lagern sich auf der Probe ab, wobei sie einen dünnen Film bilden.
Diese Methode ist besonders effektiv für die Beschichtung komplexer, dreidimensionaler Oberflächen.
Sie ist ideal für die REM, wo die Proben komplizierte Geometrien aufweisen können.
3. Vorteile der Sputter-Beschichtung für SEM
Verhinderung von Aufladungen: Indem die Oberfläche leitfähig gemacht wird, verhindert die Sputter-Beschichtung die Ansammlung von Ladungen auf der Probe.
Diese würde sonst den Elektronenstrahl stören und das Bild verzerren.
Verbessertes Signal-Rausch-Verhältnis: Die Metallbeschichtung erhöht die Emission von Sekundärelektronen von der Oberfläche der Probe, wenn diese vom Elektronenstrahl getroffen wird.
Diese erhöhte Sekundärelektronenemission verbessert das Signal-Rausch-Verhältnis und damit die Qualität und Klarheit der REM-Bilder.
Erhaltung der Integrität der Probe: Das Sputtern ist ein Niedertemperaturverfahren.
Das bedeutet, dass es bei hitzeempfindlichen Materialien eingesetzt werden kann, ohne thermische Schäden zu verursachen.
Dies ist besonders wichtig für biologische Proben, die in ihrem natürlichen Zustand erhalten werden können, während sie für das REM vorbereitet werden.
4. Technische Spezifikationen
Gesputterte Schichten für die REM haben normalerweise eine Dicke von 2-20 nm.
Diese dünne Schicht ist ausreichend, um Leitfähigkeit zu gewährleisten, ohne die Oberflächenmorphologie der Probe wesentlich zu verändern.
Sie gewährleistet, dass die REM-Bilder die ursprüngliche Probenstruktur genau wiedergeben.
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