冷冻扫描电镜技术-冰冻扫描电镜技术.PDFVIP

冰冻扫描电镜技术 Cryo-SEM 作者：Mike wombwell 迈克.沃姆维尔 英国 Quorum （Emitech/Polaron）公司 扫描电镜工作者都面临着一个不能回避的事实，就是所有生命科学、以及许多材料科学的样品都含有 液体成分。很多动植物组织含水量达到 98%，这是扫描电镜工作者最难对付的样品问题。 冰冻扫描电镜技术是克服样品含水问题的一个快速、可靠和有效的方法。这种技术还广泛地被用于观 察一些“困难”样品，如那些对电子束敏感的具有不稳定性的样品。冰冻扫描电镜技术还有一个常被忽略 的应用领域，即通过不同的时间间隔的样品溶解来研究动态过程（工业上或其他方面应用）。 各种“高压”模式如 VP 、LV 和 ESEM 的出现，已允许扫描电镜观察未经冷冻和干燥的样品。但是， 冰冻扫描电镜仍然是防止样品丢失水分的最有效方法，它能应用于任何真空状态，包括装置于 SEM 的 Peltier 台上以及向样品室内冲以水气。冰冻扫描电镜还有一些其他优点，如具有冷冻断裂的能力以及可以 通过控制样品升华刻蚀来选择性地去除表面水分（冰）等。 常规扫描电镜样品制备的缺点： 皱缩和变形 可溶性物质被提取 可弥散性物质的移位 机械损伤，脆弱样品在常规操作时易损伤 制备过程慢（常在 24 小时以上） 有毒试剂 冰冻扫描电镜技术的优点： 能保持可溶性物质 可弥漫物质很少移位 洋李锈菌（真菌）的冰冻扫描电镜照片 机械损伤小 基本上不用有毒试剂 是对样品进行动态实验的唯一方法（不同时间间隔冷冻-在实验室内或外面） 过程快，从新鲜材料到观察冷冻、断裂和喷涂样品可在 5 分钟内进行 高分辨能力（与低真空技术相比） 通过低温断裂获取额外信息（与常规和低真空 SEM 方法比较） 很适合液体、半液体、和电子束敏感样品 具有选择性刻蚀能力（通过升华显露内在信息） 具有重复使用样品能力（例如：对样品重复断裂和涂覆） 冰冻扫描电镜的方法 首先将样品固定在适当的样品支架上，具有各种不同类型的支架可选择以适合不同的样品。样品支架 本身安放在巧妙设计的冷冻/真空转移杆上。将样品插入冷冻剂，通常是液氮，然后在真空下转移至冰冻扫 描电镜 Polaron PP2000 或 PP2000T 样品制备室的冷台上，这一样品制备室直接安装在扫描电镜腔室的一个 扩展口上。样品制备室可由机械泵和涡轮分子泵抽真空。样品制备室内有进行样品操作、断裂、刻蚀（升 华）和涂覆的设备。最后，将位于样品制备室与扫描电镜室之间的阀门打开，将样品转移到扫描电镜的冷 台上。 PP2000T 冷冻样品制备室 各种样品台 样品支架安装在转移装置上 （旁边是插入液氮装置，背景是控制器） 样品插入冷冻剂 样品转移 从 PP2000T 制备窗口观察 可见冷台、断裂刀和冷探测器 冰冻扫描电镜技术的应用 冰冻扫描电镜最常用与生命科学，包括植物学、动物学、真菌 学、生物技术、生物医学和农业科学。 最近，冰冻扫描电镜技术已成为药物学、化妆品和保健品工业 的重要工具，主要用于应用基础研究以及对许多产品如乳制品、 化妆品和药物递送系统的 QA 。 冰冻扫描电镜技术一直是食品工业的标准检测方法，特别是多 项产品如冰淇淋、果糖蜜饯和乳制品。 扫描电镜冷台和防污染装置 植物学应用 冰冻扫描电镜技术对于研究高度含水植物是很理想的方法。 图 1 为“蜡质植物”球兰（Hoya carnosa ）近轴表面的表面蜡质的冰冻扫描电镜的照片 这蜡质非常精致，在常规扫描电镜样品制备过程中很容易破坏。在球兰角化的角质层（厚度 10-15 微