在扫描电子显微镜（SEM）中，冷台（Cryo Stage）是用于实现低温成像的关键组件，特别适合于成像热敏样品（如生物样品、液态样品或聚合物）。通过将样品冷冻到低温，冷台可以减少样品的蒸发、分解或损伤，同时抑制样品的运动和结构变化，从而获得更高质量的图像。以下是通过冷台实现低温成像的原理和步骤：

1. 冷台的工作原理

冷台通过液氮、液氦或压缩制冷系统将样品降至低温度（通常为-150°C到-196°C），从而维持样品的稳定性。这种低温环境能够：

防止样品变形：低温可以防止样品在高真空环境下由于水分蒸发而收缩或变形。

减少样品损伤：许多生物样品和有机材料在常温下易受电子束损伤，而低温环境能够显著减少这一效应。

保持样品的结构和水分：冷冻可以保持生物样品的自然水分含量，避免其脱水。

2. 冷冻样品的准备

在进行低温成像之前，样品通常需要经过以下步骤进行处理：

样品冷冻：

快速冷冻：样品通常通过浸入液氮或其他快速冷却媒介进行快速冷冻（称为“冷冻固定”），以避免形成冰晶。冰晶会破坏样品的结构，影响成像质量。冷冻固定：生物样品和液态样品通过快速冷却避免冰晶形成，维持其原始的微观结构。

冷冻保护剂：对于某些样品，可以使用冷冻保护剂（如甘油、蔗糖等）来防止在冷冻过程中形成大冰晶。

预处理和镀膜：

冷冻断裂：有些样品会在冷冻后进行冷冻断裂处理，通过物理破裂暴露内部结构，然后进行成像。

冷冻涂层：为了避免样品表面电荷积累，可以在低温下对样品进行金或铂的薄层镀膜。这可以增强样品的导电性，获得更清晰的图像。

3. 冷台的安装和使用步骤

安装冷台并进行低温成像时，通常需要遵循以下步骤：

安装冷台：

冷台安装：首先在SEM腔室内安装冷台，将其与冷却系统连接。冷台的安装位置要确保能够与SEM的样品台配合，方便电子束扫描和探测器成像。

冷却剂准备：确保液氮或其他冷却剂充足，冷却系统正常运行。

温度监控：冷台配有温度监控器，实时监测和调节样品温度，确保温度稳定在设定的低温范围内。

样品加载：

冷冻样品装载：在液氮等低温环境中将冷冻好的样品装载到冷台上，避免样品升温或被污染。通常使用冷冻转移工具，确保样品在转移过程中保持低温。

避免污染：在样品转移和装载过程中，要特别注意防止样品表面与空气中的水汽接触，以避免冷凝和污染。

SEM成像：

启动SEM：在冷台稳定运行后，启动SEM进行成像。低温环境下，电子束的参数通常需要调整：降低电子束电压：低温条件下，样品更容易损坏，因此通常使用较低的电子束电压以减少电子束的损伤。

调整扫描速度：适当减慢扫描速度，增加信号收集时间，以获得更清晰的图像。

温度控制：在成像过程中，持续监控和调节冷台的温度，确保温度波动不会影响样品的稳定性。

4. 低温成像的优势

使用冷台进行低温成像具备以下优势：

减少电子束损伤：低温环境下，电子束对样品的损伤大大降低，特别是对于生物样品和聚合物等易受热敏感材料。

防止样品蒸发和变形：样品在高真空条件下的水分蒸发问题通过冷台得到有效抑制，尤其对湿润样品（如细胞、组织等）有很大帮助。

提高图像质量：低温下样品的稳定性增强，可以获得更高分辨率和更清晰的图像。

5. 常见问题与解决方案

在低温成像过程中，可能遇到以下问题：

冰晶形成：如果样品冷冻不当，可能形成冰晶，影响样品结构和图像质量。使用快速冷冻技术和冷冻保护剂可以避免这种情况。

样品污染：由于样品表面可能与空气中的水分接触，形成冷凝污染。通过冷冻转移工具和严密的样品转移流程可以避免污染。

温度不稳定：如果冷台温度不稳定，可能导致样品热胀冷缩，从而影响成像质量。确保冷台冷却系统的稳定性和精确的温控是关键。

6. 应用领域

低温成像在以下领域具有重要应用：

生物样品成像：如细胞、组织和蛋白质的超微结构成像。低温成像可以保持样品的原始状态，避免样品脱水和形变。

聚合物和柔性材料：低温成像可以防止高真空环境下柔性材料的收缩和分解，获得更精确的表面形态。

液态样品分析：通过冷冻液态样品，避免在真空条件下液体蒸发，保留其原始形态进行分析。

以上就是泽攸科技小编分享的如何在扫描电镜中通过冷台实现低温成像。更多扫描电镜产品及价格请咨询15756003283(微信同号)。