掃描電子顯微鏡（SEM）的冷卻臺（也稱為冷臺或冷凍臺）是專門設(shè)計用于觀察溫度敏感樣品的一種附件。冷卻臺通過將樣品保持在低溫狀態(tài)下，有助于減少樣品在電子束輻照下的損傷、避免樣品的揮發(fā)或分解，同時還可以抑制某些偽影的產(chǎn)生，如充電效應(yīng)和熱效應(yīng)。

冷卻臺的工作原理

冷卻臺通過制冷系統(tǒng)（如液氮或壓縮機(jī)制冷）將樣品保持在低溫度，通常在 -100°C 至 -196°C 之間。這種低溫環(huán)境可以有效減少樣品在真空條件下的揮發(fā)，并抑制由電子束引起的樣品分解或變形。

使用冷卻臺觀察溫度敏感樣品的步驟

樣品制備

選擇合適的樣品架: 根據(jù)樣品的類型和尺寸，選擇合適的冷卻臺樣品架。確保樣品固定牢固，以避免在冷卻過程中發(fā)生位移。

樣品冷凍: 如果樣品需要預(yù)冷，可以使用液氮或其他冷凍介質(zhì)將樣品預(yù)先冷凍至接近冷卻臺的工作溫度。這有助于防止樣品在轉(zhuǎn)移到冷卻臺時發(fā)生相變或損壞。

冷卻臺設(shè)置

安裝冷卻臺: 將冷卻臺安裝在SEM樣品室內(nèi)，并連接冷卻系統(tǒng)（如液氮儲罐或壓縮機(jī)）。確保所有連接牢固，避免在操作過程中發(fā)生冷卻劑泄漏。

降溫: 啟動冷卻系統(tǒng)，將冷卻臺降溫至所需的工作溫度。通常需要一定的時間才能達(dá)到穩(wěn)定的低溫狀態(tài)。在此期間，可以監(jiān)控溫度曲線，確保溫度穩(wěn)定。

樣品裝載

轉(zhuǎn)移樣品: 在低溫環(huán)境下，小心地將樣品轉(zhuǎn)移至冷卻臺樣品架上。避免樣品在轉(zhuǎn)移過程中暴露于環(huán)境溫度，以免引起溫度變化導(dǎo)致樣品損壞或污染。

固定樣品: 使用合適的固定裝置將樣品牢固地固定在冷卻臺上，防止觀察過程中樣品移動。

SEM操作

選擇合適的加速電壓: 對溫度敏感樣品，建議使用較低的加速電壓，以減少電子束對樣品的能量傳遞，從而降低熱效應(yīng)和損傷。

調(diào)整工作距離: 根據(jù)冷卻臺的結(jié)構(gòu)和樣品的特性，調(diào)整工作距離以優(yōu)化圖像分辨率和對比度。冷卻臺的存在可能會影響工作距離，因此需要進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整。

優(yōu)化成像條件: 在低溫條件下，樣品的電子傳輸特性可能發(fā)生變化。需要調(diào)整SEM的成像參數(shù)，如探測器設(shè)置、束流強(qiáng)度等，以獲得高質(zhì)量圖像。

觀察與記錄

實(shí)時監(jiān)控樣品狀態(tài): 在成像過程中，持續(xù)監(jiān)控樣品的溫度和狀態(tài)。確保冷卻系統(tǒng)運(yùn)行正常，樣品溫度穩(wěn)定。

圖像采集: 采集樣品的高分辨率圖像，記錄樣品在低溫下的結(jié)構(gòu)和特征。與常溫下的成像結(jié)果進(jìn)行對比，可以揭示樣品在不同溫度下的變化情況。

樣品移除

逐步升溫: 在觀察完成后，如果需要保存樣品，可以逐步升溫，以防止樣品因溫度驟升而受損。

取出樣品: 小心取出樣品，并立即轉(zhuǎn)移至適當(dāng)?shù)膬Υ姝h(huán)境中。如果樣品需要繼續(xù)保持低溫狀態(tài)，可以將其轉(zhuǎn)移到冷凍保存裝置中。

冷卻臺的應(yīng)用場景

生物樣品觀察: 對于如細(xì)胞、組織等生物樣品，冷卻臺可以避免樣品在真空和電子束下的干燥和損壞，保留樣品的水合狀態(tài)，從而獲得更接近原始狀態(tài)的圖像。

高分子材料: 某些高分子材料在電子束下容易發(fā)生分解或熔化，通過冷卻臺可以降低這些效應(yīng)，獲得更清晰的結(jié)構(gòu)信息。

濕潤或含揮發(fā)性成分的樣品: 冷卻臺可以防止樣品中的揮發(fā)性成分在真空環(huán)境下逸出，從而保護(hù)樣品的完整性。

充電效應(yīng)抑制: 在低溫下，樣品的導(dǎo)電性可能得到改善，充電效應(yīng)被抑制，從而提高圖像質(zhì)量。

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