SEM 鍍膜靶材選擇:鍍金、鍍白金與鍍碳的差異

電子顯微鏡(SEM、TEM)應用中,鍍金機(Sputter Coater 或 Thermal Evaporator)

常用於在樣品表面鍍上一層導電材料,以提升成像品質並減少電子束對樣品的損害。

除了常見的鍍金(Au)鍍白金(Pt)鍍碳(C)也是一種重要的導電鍍膜技術。

這三種鍍膜材料在材料特性、導電性及解析度影響等方面各具優勢,

適用於不同的樣品與分析需求,主要差異如下表。

 鍍金(Au) vs. 鍍白金(Pt) vs. 鍍碳(C) 比較表 

特性

鍍金 ( Au ) 
鍍白金 ( Pt ) 鍍碳 ( C )


顆粒大小
 

粗 ( 相對較大 ) 細 ( 較小顆粒 ) 超細 ( 極小顆粒 )
導電性 極佳 ( 最高 )
良好( 次於金 )      


一般
( 但仍能消除效應 )         



解析度影響      

影響較大 ( 高倍率需注意 )

影響較小 (適合 FE-SEM ) 最小影響
( 適合超高解析 )
耐高溫性 良好 最佳 ( 最高耐熱性 )
極佳
( 不易受高溫影響 )
化學穩定性 極佳 ( 不易氧化 ) 極佳 ( 不易氧化 )
良好
高溫下可能氧化 )

影像對比度

較亮

最亮 最暗

適用設備

桌上型SEM
桌上型SEM、場發FE-SEM 場發FE-SEM、TEM
適用樣品
金屬(如合金、鋼鐵)、
地質樣品(礦石、岩石)、電子元件、陶瓷、生物組織


聚合物(如塑膠、橡膠)、生物樣品(細胞、組織)、
奈米材料(如碳管、石墨烯)、半導體材料(如矽、氧化物


TEM 超薄樣品、
低原子序(Z)樣品

機台腔體清潔       
容易 容易


困難
( 碳層較難清除 )



各類鍍膜的優勢與應用

1. 鍍金(Au)

優勢

  • 最佳的導電性,有效減少荷電效應
  • 化學穩定性高,不易氧化,長期保存效果佳
  • 操作簡單,鍍膜速度快,適合大量樣品處理
  • 易於清潔

限制

  • 顆粒較大,高倍率時可能影響影像解析度
  • 在 EDS 分析時,Au 產生強訊號

 適用場景

  • 導電性要求高的樣品,
    地質樣品(岩石、礦石)、金屬(合金、鋼鐵)、電子元件
  • 需要亮度較高的影像
    如地質、生物組織樣品
  • 一般 SEM 觀察,適合低解析度或表面粗糙樣品

2. 鍍白金(Pt)

優勢

  • 顆粒細緻,適合高解析度成像 ( 比鍍金更細 )
  • 不易氧化,耐熱性高,適合長時間觀察與高溫環境
  • EDS 影響較小,適合元素分析應用
  • 操作簡單,鍍膜速度快,適合各類樣品處理

限制

  • 導電性略低於金,但仍足夠減少荷電效應

適用場景

  • 高解析度影像,如場發射掃描電子顯微鏡(FE-SEM)
  • 適合奈米結構分析、半導體材料(如矽、氧化物)
  • 聚合物、生物樣品、低溫敏感樣品(因鍍白金顆粒細小,不易產生熱效應)

3. 鍍碳(C)

優勢

  • 顆粒最細,對影像解析度影響最小(適用 TEM、FE-SEM
  • 影響 EDS 分析最小,適合元素分析
  • 耐高溫,不易受電子束損害

限制

  • 導電性不如金或白金,可能需要較厚的鍍層
    對某些高電阻樣品效果有限
  • 需要專門的碳蒸鍍設備,又稱鍍碳機
    (如石墨電弧或熱蒸發鍍膜機)
  • 清潔較困難,碳層較難去除

適用場景

  • 需要 EDS 分析的樣品(如地質樣品、考古標本、電子材料)
  • 超高解析度成像,尤其是 TEM 超薄樣品
    如奈米材料、碳管、生物組織
  • 需避免金或白金干擾的應用


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2025-02-14