Phủ mẫu cần được thực hiện trong lĩnh vực hiển vi điện tử để cải thiện khả năng chụp ảnh mẫu vật được rõ nét. Tạo ra một lớp màng kim loại dẫn điện trên mẫu sẽ giúp hạn chế quá trình tích điện, giảm thiểu tác động nhiệt và nâng cao tín hiệu điện tử thứ cấp cho quan sát hình thái mẫu trên kính hiển vi điện tử quét (SEM). Những lớp màng cacbon mịn, trong suốt với tín hiệu điện tử nhưng lại có khả năng dẫn điện là cần thiết cho vi phân tích tia X, hỗ trợ màng phim trên lưới đồng và tạo bản sao để chụp ảnh hiển vi điện tử truyền qua (TEM). Kỹ thuật phủ màng được lựa chọn tùy thuộc vào từng độ phân giải và lĩnh vực ứng dụng.
Các vật liệu không dẫn điện hoặc dẫn điện kém (gốm sứ, polime…) yêu cầu cần được phủ màng kim loại hay cacbon. Mẫu lạnh cần được tách kết đông (freeze frature), phủ kim loại (máy tách mẫu kết đông Leica EM ACE600 và Leica EM VCT500), sau đó tiến hành chụp ảnh bằng kính hiển vi điện tử nhiệt độ thấp (Cryo-SEM).
Lưới đồng giữ mẫu cần được phủ cacbon để dẫn điện. Lưới đồng cần được xử lý bằng phương pháp phóng điện phát sáng nếu không dung dịch sẽ không bám dính và sẽ phân tán lên lưới đồng. Mẫu tách kết đông được phủ màng kim loại ở góc thấp (Leica EM AC600 và Leica EM VTC500 hoặc Leica EM ACE900) để tạo ra một bản sao để chụp ảnh TEM.
Phủ mẫu bằng phương pháp phún xà là quy trình tạo ra một màng kim loại dẫn điện cực mỏng – như vàng (Au), vàng/palađi (Au/Pd), platin (Pt), bạc (Ag), crom (Cr) hoặc Iriđi (Ir) lên bề mặt không dẫn điện hoặc dẫn điện kém. Phủ màng phún xạ giúp ngăn chặn hiện tượng tích điện. Phương pháp này cũng làm ra tăng tín hiệu điện tử thứ cấp thu được từ bề mặt mẫu trong quá trình chụp ảnh SEM, kết quả là tỷ lệ tín hiêu-đến-độ ồn cũng được nâng cao. Màng phún xạ thông thường có độ dày từ 2 đến 20nm.
Lợi ích đối với mẫu SEM được phún xạ kim loại:
Bốc bay nhiệt cacbon được sử dụng rộng rãi trong công tác chuẩn bị mẫu hiển vi điện tử. Một nguồn cacbon - ở dạng sợi hoặc thanh được gắn trong hệ chân không có hai cực điện dòng cao. Khi nguồn cacbon được gia nhiệt đến nhiệt độ bốc bay, một luồng cacboc sẽ lắng đọng lên bề mặt mẫu. Ứng dụng chính của phương pháp phủ màng cacbon là cho vi phân tích tia X và cho màng đỡ mẫu TEM trên lưới đồng.
Kim loại và cacbon được bốc bay. Phủ màng bằng chùm tia điện tử là phương pháp tạo được những lớp màng mịn nhất, đây là quy trình phủ màng định hướng và có bề mặt phủ giới hạn. Tia điện tử được tập trung lên bia, bia cũng được gia nhiệt và tiếp tục quá trình bốc bay. Các hạt tích điện được loại bỏ khỏi chùm tia điện tử. Do đó một chùm tia điện tử tích điện rất thấp được bắn vào mẫu. Nhiệt lượng được suy giảm và tác tộng của các hạt tích điện lên mẫu cũng giảm theo. Chỉ sau vài lần sử dụng, nguồn phát chùm tia điện tử phải được làm sạch. Thông thường, chùm tia điện tử được sử dụng cho phương pháp phủ màng định hướng (hiệu ứng màng che và bản sao) hay màng có đó mịnh cao.
Tách mẫu đông khô (free fracture) bao gồm một loạt các kỹ thuật để có thể hiển thị và tạo bản sao chi tiết bên trong của cơ quan tế bào và các cấu trúc màng cho ứng dụng hiển vi điện tử. Ăn mòn kết đông (freeze etching) loại bỏ lớp đóng băng bằng kỹ thuật thăng hoa để làm lộ bề mặt lớp màng phía dưới.
Sấy khô kết đông (freeze drying), cũng được biết như là phương pháp sấy khô lạnh, là phương pháp được sử dụng để loại bỏ nước khỏi mẫu vật được kết đông trong điều kiện chân không cao (thăng hoa). Kết quả là mẫu sẽ đạt được trạng thái khô và ổn định để có thể quan sát bằng kính hiển vi điện tử.
Hình 1: Râu muỗi (Dr. Daniel Gruber, Vienna, Austria)
Các phương pháp phủ màng khác nhau:
Khả năng kết hợp các phương pháp phủ mẫu với máy phủ mẫu Leica EM ACE như sau:
Leica EM ACE600 Phiên bản tách mẫu kết đông (freeze fracture)
Download
Tải tài liệu “Chuẩn bị mẫu hiển vi điện tử - Công nghệ phủ mẫu”
Giới thiệu thiết bị chuẩn bị mẫu hiển vi Leica
