IR-X衍射

硕士学位研究生作业

（2012至2013学年度第一学期）

题

科 目 配位化学研究

姓 名 孟小雷

专 业 高分子化学与物理

入学年月 2012.09

由于我们这组是做催化剂的，所以表征是必不可少的步骤，我们用红外可以表征出其结构的特点，用扫描电镜可以观察到催化剂表面的特点。接下来就对这两种方法进行介绍，进而对这两种表征手段得以全面、系统的认识和学习。

一 红外吸收光谱

红外光谱法又称“红外分光光度分析法”。简称“IR ”, 分子吸收光谱的一种。利用物质对红外光区的电磁辐射的选择性吸收来进行结构分析及对各种吸收红外光的化合物的定性和定量分析的一法。被测物质的分子在红外线照射下，只吸收与其分子振动、转动频率相一致的红外光谱。对红外光谱进行剖析，可对物质进行定性分析。化合物分子中存在着许多原子团，各原子团被激发后，都会产生特征振动，其振动频率也必然反映在红外吸收光谱上。据此可鉴定化合物中各种原子团，也可进行定量分析。

1. 红外吸收的基本原理

1.1 产生红外吸收的条件

(1)辐射应具有能满足物质产生振动跃迁所需的能量

(2)辐射与物质间有相互偶合作用

1.2 分子的振动类型

分子的简正振动可分为两大类：伸缩振动和弯曲振动，后者也称变形振动。以饱和亚甲基为例，其振动方式如下。

伸缩振动

变形振动

1.3红外吸收光谱图

红外光谱图通常用波长(λ) 或波数(σ) 为横坐标，表示吸收峰的位置，用透光率(T%)或者吸光度(A)为纵坐标，表示吸收强度。下图为苯酚的红外光谱图。

1.4 分子的振动自由度

分子本身作为一个整体，有三个平动自由度和三个转动自由度。而线型分子只有两个转动自由度。因为总有一种转动的轴心与双原子分子的键轴相重合。所以，线型分子的振动自由度数目为3N-5，非线行型分子的数目为3N-6，其中N 为分子的组成原子的个数 。但是并非每一种振动方式在红外光谱图上都产生一个吸收带，实际吸收带的比预期的要少的多。①红外非活性振动，高度对称的分子，由于有些振动不引起偶极矩的变化，故没有红外吸收峰。②不在同一平面内的具有相同频率的两个基频振动，可发生简并，在红外光谱中只出现一个吸收峰。③仪器的分辨率低，使有的强度很弱的吸收峰不能检出，或吸收峰相距太近分不开而简并。④有些基团的振动频率出现在低频区（长波区），超出仪器的测试范围。

1.5 红外吸收的强度

分子振动时偶极矩的变化不仅决定了该分子能否吸收红外光产生红外光谱，而且还关系到吸收峰的强度。根据量子理论，红外吸收峰的强度与分子振动时偶极矩变化的平方成正比。因此，振动时偶极矩变化越大，吸收强度越强。而偶极矩变化大小主要取决于下列四种因素。①化学键两端连接的原子，若它们的电负性相差越大（极性越大），瞬间偶极矩的变化也越大，在伸缩振动时，引起的红外吸收峰也越强（有费米共振等因素时除外）。②振动形式不同对分子的电荷分布影响不同，故吸收峰强度也不同。通常不对称伸缩振动比对称伸缩振动的影响大，而伸缩振动又比弯曲振动影响大。③结构对称的分子在振动过程中，如果整个分子的偶极矩始终为零，没有吸收峰出现。④其它诸如费米共振、形成氢键及与偶极矩大的基团共轭等因素，也会使吸收峰强度改变 红外光谱中吸收峰的强度可以用吸光度（A ）或透过率T%表示。峰的强度遵守朗伯-比耳定律。 所以在红外光谱中“谷”越深（T%小），吸光

度越大，吸收强度越强。

2. 红外吸收与分子结构的关系

2.1谱图的分区

按吸收峰的来源，可以将3~50μm 的红外光谱图大体上分为特征频率区（3~7.7μm ）以及指纹区（7.7~50μm ）两个区域。

其中特征频率区中的吸收峰基本是由基团的伸缩振动产生，数目不是很多，但具有很强的特征性，因此在基团鉴定工作上很有价值，主要用于鉴定官能团。如羰基，不论是在酮、酸、酯或酰胺等类化合物中，其伸缩振动总是在5.9μm 左右出现一个强吸收峰，如谱图中5.9μm 左右有一个强吸收峰，则大致可以断定分子中有羰基。

指纹区的情况不同，该区峰多而复杂，没有强的特征性，主要是由一些单键C-O 、C-N 和C-X(卤素原子) 等的伸缩振动及C-H 、O-H 等含氢基团的弯曲振动以及C-C 骨架振动产生。当分子结构稍有不同时，该区的吸收就有细微的差异。这种情况就像每个人都有不同的指纹一样，因而称为指纹区。指纹区对于区别结构类似的化合物很有帮助。

2.2 红外光谱中重要的区段

1）4000~2500cm-1，为含氢基团的伸缩振动区，通常称为“氢键区”。

2）2500~2000cm叁键和累积双键区。

3）2000~1500cm-1，双键区。

4）小于1500cm -1，单键区。

2.3 典型有机化合物的红外光谱主要特征

2.3.1 烷烃

甲基的对称和不对称伸缩振动吸收带分别在2870和2960cm 附近，对称变形振动在1380-1365cm -1间。当分子中出现异丙基时1380裂分为-1-1

1385和1375cm -1两强度相似的吸收带。饱和亚甲基的不对称和对称伸缩振动分别在2925，2850cm 附近。-CH 2-的剪式振动吸收约在1480-1440cm 区，强度中等。

2.3.2 烯烃

烯烃有三个重要特征吸收带：==-H 伸缩振动约在3100-3000cm -1之间，峰尖锐，强度中等。C==C双键的伸缩振动约在1680-1620cm 间，当其余不饱和键共轭时，振动频率会向低频移动20cm -1。C-H 的面外弯曲约在1000-650cm -1之间。

2.3.3 炔烃

炔烃的C-H 伸缩振动约在3310-3300cm -1间，其弯曲振动频率

C 伸缩振动，当处于末端的炔烃其频率

-1-1-1-1约在642-615cm -1间。对于C -1约在2140-2100cm 间，处于中间时，则在2260-2190cm 间。

2.3.4 芳烃

苯的衍生物有几个重要的特征吸收带。芳环上的=C-H伸缩振动在3100-300cm -10之间有三个吸收带，面外弯曲振动吸收在900-650之间。芳环的骨架C=C伸缩振动，在1600 、1500 、1450cm -1附近有三个吸收带，特别是前两个带是芳环的最重要特征带。当芳环与其他不饱和体系或含孤对电子对的取代基发生共轭时，1600cm -1带往往分裂成1600及1580cm 两吸收带。

2.3.5 醇和酚

醇和酚呈液态或固态时，由于分子间成氢键而缔合，其羟基的伸缩振动出现在3550-3200cm 间。吸收带强而宽。C-O 的伸缩频率出现在1260-1000cm 区间，强而大。酚的C-O 伸缩振动在1200cm 附近，强而宽。酚的O-H 面内弯曲振动带在1350cm -1附近，强度与宽度都小于C-O 伸缩振动。 -1-1-1-1

2.3.6酮和醛

酮的唯一特征吸收带是羰基引起的。饱和脂肪酮在1750cm 附近。芳酮则向低频移动20cm ，α，β-不饱和酮移向低频约40cm ，吸收强度大。饱和脂肪醛的羰基伸缩振动处于1740-1720cm -1间。与不饱和键发生共轭，吸收带移向低频。醛类在2830和2720cm -1附近会有两个吸收带，利用它可以将醛类和其他羰基化合物区分开来。

2.3.7 酸和酯

在固态，液态羧酸及浓度较浓的羧酸溶液中，它们是缔合状态的，O-H 的伸缩振动在3000cm -1附近，吸收带强而宽，会与饱和的C-H 伸缩振动重叠。由于缔合作用，使C=O得伸缩振动移向低频，在1720cm -1附近。若有芳基或双键与羧酸共轭，C=O伸缩振动频率会降低。由于C-O 伸缩振动以及O-H 面内变形振动，在1440-1395cm 及1320-1210cm 区间有两个吸收带。

酯的C=O伸缩振动频率比相应的酮类高，它在1740cm -1附近，若是α，β-不饱和酸酯及芳酸酯，则移向低频约20cm -1.

2.3.8 胺和酰胺

伯胺的N-H 键的不对称和对称伸缩振动带分别在3400-3500cm -1附近，芳香胺的强度大于脂肪胺。芳香族仲胺的N-H 伸缩振动在3400cm -1附近，强度大，但对脂肪族仲胺，往往观察不到。伯胺的N-H 面内弯曲振动在1640-1560cm -1间，吸收带较宽，强度较大。芳香族仲胺的N-H 弯曲振动强，在1600cm 附近。

伯酰胺的N-H 伸缩振动带有两个，强度中等，若是液态或固态，吸收带在3350及3180cm 附近。伯、仲、叔酰胺的 C=O伸缩振动带的频率比相应的酮类略低，并依此向低频移动。对N-H 面内弯曲振动吸收带，伯酰胺在1600-1640cm -1间，而仲酰胺则在1600cm -1以下。伯酰胺的面-1-1-1-1-1-1-1

外弯曲振动在850-750cm -1间，强度中等，而仲酰胺则在750-650cm -1间。

2.4 影响集团频率位移的因素

⑴ 样品的状态和温度效应

⑵氢键的生成

⑶ 振动偶合

⑷ 诱导效应和共轭效应

3. 红外光谱仪

傅里叶变换红外光谱仪主要由光源（硅碳棒、高压汞灯）、干涉仪、检测器、计算机和记录系统组成。它是非色散型的，核心部分是一台双光束干涉仪，常用的是迈克耳孙干涉仪。当动镜移动时，经过干涉仪的两束相干光间的光程差就改变，探测器所测得的光强也随之变化，从而得到干涉图。经过傅里叶变换的数学运算后，就可得到入射光的光谱B (v ) 。

傅里叶变换光谱仪的主要优点是：多通道测量使信噪比提高；没有入射和出射狭缝限制，因而光通量高，提高了仪器的灵敏度；以氦、氖激光波长为标准，波数值的精确度可达0.01厘米；增加动镜移动距离就可使分辨本领提高；工作波段可从可见区延伸到毫米区，使远红外光谱的测定得以实现。

4. 红外吸收光谱的应用

红外光谱对样品的适用性相当广泛，固态、液态或气态样品都能应用，无机、有机、高分子化合物都可检测。此外，红外光谱还具有测试迅速，操作方便，重复性好，灵敏度高，试样用量少，仪器结构简单等特点，因此，它已成为现代结构化学和分析化学最常用和不可缺少的工具。红外光谱在高聚物的构型、构象、力学性质的研究以及物理、天文、气象、遥感、生物、医学等领域也有广泛的应用。 红外吸收峰的位置与强度反映了分子结构上的特点，可以用来鉴别未知物的结构组成或确定其化学基团；而吸收谱带的吸收强度与化学基团的含量有关，可用于进行定量分析和纯度鉴定。另外，在化学反应的机理研究上，红外光谱也发挥了一定的作用。但其应用最广的还是未知化合物的结构鉴定。

红外光谱不但可以用来研究分子的结构和化学键，如力常数的测定

和分子对称性的判据，而且还可以作为表征和鉴别化学物种的方法。

红外光谱具有高度的特征性，所以采用与标准化合物的红外光谱对比的方法来做分析鉴定已很普遍，并已有几种标准红外光谱汇集成册出版，如《萨特勒标准红外光栅光谱集》收集了十万多个化合物的红外光谱图。近年来又将些这图谱贮存在计算机中，用来对比和检索。

5. 红外谱图解析的一般规律

5.1 了解样品的来源及测试方法

5.2 求化合物分子式的不饱和度

Ω=1+1/2∑N i (Vi -2) 其中，V i 代表某元素的化合价数，N i 代表该种元素原子的数目，∑ 代表总和。这种方法适用于复杂的化合

物。

5.3 分析IR 的特征频率区的吸收峰

5.4 分析IR 的指纹区的吸收峰以确有机物的连接方式和取代类型

5.5 推断化合物的可能结构

5.6 验证结构.

二 扫描电镜

扫描电镜（SEM ）是介于透射电镜和光学显微镜之间的一种微观性貌观察手段，可直接利用样品表面材料的物质性能进行微观成像。扫描电镜的优点是，①有较高的放大倍数，20-20万倍之间连续可调；②有很大的景深，视野大，成像富有立体感，可直接观察各种试样凹凸不平表面的细微结构；③试样制备简单。 目前的扫描电镜都配有X 射线能谱仪装置，这样可以同时进行显微组织性貌的观察和微区成分分析；④图象的放大范围广 分辨率也比较高。可放大十几倍到几十万倍 它基本上包括了从放大镜、光学显微镜直到透射电镜的放大范围。分辨率介于光学显微镜与透射电镜之间可达3nm ；⑤样品可以在样品室中作三度空间的平移和旋转。因此，可以从各种角度对样品进行观察。因此它是当今十分有用的科学研究仪器。

扫描电镜

1. 基本原理

扫描电镜从原理上讲就是利用聚焦得非常细的高能电子束在试样上扫描，激发出各种物理信息。通过对这些信息的接受、放大和显示成像，获得对是试样表面性貌的观察。具有高能量的入射电子束与固体样品的原子核及核外电子发生作用后，可产生多种物理信号如下图所示。

电子束和固体样品表面作用时的物理现象

1.1 背射电子

背射电子是指被固体样品原子反射回来的一部分入射电子，其中包括弹性背反射电子和非弹性背反射电子。

弹性背反射电子是指倍样品中原子和反弹回来的，散射角大于90度的那些入射电子，其能量基本上没有变化（能量为数千到数万电子伏）。非弹性背反射电子是入射电子和核外电子撞击后产生非弹性散射，不仅能量变化，而且方向也发生变化。非弹性背反射电子的能量范围很宽，从数十电子伏到数千电子伏。从数量上看，弹性背反射电子远比非弹性背反射电子所占的份额多。 背反射电子的产生范围在100nm-1mm 深度，如下图所示。

电子束在试样中的散射示意图

背反射电子产额和二次电子产额与原子序束的关系背反射电子束成像分辨率一般为50-200nm （与电子束斑直径相当）。背反射电子的产额随原子序数的增加而增加（右图），所以，利用背反射电子作为成像信号不仅能分析新貌特征，也可以用来显示原子序数衬度，定性进行成分分析。

1.2 二次电子

二次电子是指背入射电子轰击出来的核外电子。由于原子核和外层价电子间的结合能很小，当原子的核外电子从入射电子获得了大于相应的结

合能的能量后，可脱离原子成为自由电子。如果这种散射过程发生在比较接近样品表层处，那些能量大于材料逸出功的自由电子可从样品表面逸出，变成真空中的自由电子，即二次电子。

二次电子来自表面5-10nm 的区域，能量为0-50eV 。它对试样表面状态非常敏感，能有效地显示试样表面的微观形貌。由于它发自试样表层，入射电子还没有被多次反射，因此产生二次电子的面积与入射电子的照射面积没有多大区别，所以二次电子的分辨率较高，一般可达到5-10nm 。扫描电镜的分辨率一般就是二次电子分辨率。

二次电子产额随原子序数的变化不大，它主要取决与表面形貌。

1.3 特征X 射线

特征X 射线试原子的内层电子受到激发以后在能级跃迁过程中直接释放的具有特征能量和波长的一种电磁波辐射。 X射线一般在试样的500nm-5m m深处发出。

1.4 俄歇电子

如果原子内层电子能级跃迁过程中释放出来的能量不是以X 射线的形式释放而是用该能量将核外另一电子打出，脱离原子变为二次电子，这种二次电子叫做俄歇电子。因每一种原子都由自己特定的壳层能量，所以它们的俄歇电子能量也各有特征值，能量在50-1500eV 范围内。 俄歇电子是由试样表面极有限的几个原子层中发出的，这说明俄歇电子信号适用与表层化学成分分析。

2. 扫描电镜的基本原理和结构

扫描电子显微镜的原理和结构示意图

上图为扫描电子显微镜的原理结构示意图由三极电子枪发出的电子束经栅极静电聚焦后成为直径为50mm 的电光源。在2-30KV 的加速电压下，经过2-3个电磁透镜所组成的电子光学系统，电子束会聚成孔径角较小，束斑为5-10m m的电子束，并在试样表面聚焦。 末级透镜上边装有扫描线圈，在它的作用下，电子束在试样表面扫描。高能电子束与样品物质相互作用产生二次电子，背反射电子，X 射线等信号。这些信号分别被不同的接收器接收，经放大后用来调制荧光屏的亮度。由于经过扫描线圈上的电流与显象管相应偏转线圈上的电流同步，因此，试样表面任意点发射的信号与显象管荧光屏上相应的亮点一一对应。也就是说，电子束打到试样上一点时，在荧光屏上就有一亮点与之对应，其亮度与激发后的电子能量成正比。换言之，扫描电镜是采用逐点成像的图像分解法进行的。光点成像的顺序是从左上方开始到右下方，直到最後一行右下方的像元扫描完毕就算完成一帧图像。这种扫描方式叫做光栅扫描。

扫描电镜由电子光学系统，信号收集及显示系统，真空系统及电源

系统组成。

2.1 电子光学系统

电子光学系统由电子枪，电磁透镜，扫描线圈和样品室等部件组成。其作用是用来获得扫描电子束，作为产生物理信号的激发源。为了获得较高的信号强度和图像分辨率，扫描电子束应具有较高的亮度和尽可能小的束斑直径。

2.2 信号检测放大系统

其作用是检测样品在入射电子作用下产生的物理信号，然后经视频放大作为显像系统的调制信号。不同的物理信号需要不同类型的检测系统，大致可分为三类：电子检测器，应急荧光检测器和X 射线检测器。 在扫描电子显微镜中最普遍使用的是电子检测器，它由闪烁体，光导管和光电倍增器所组成（如下图）。

当信号电子进入闪烁体时将引起电离；当离子与自由电子复合时产生可见光。光子沿着没有吸收的光导管传送到光电倍增器进行放大并转变成电流信号输出，电流信号经视频放大器放大后就成为调制信号。这种检测系统的特点是在很宽的信号范围内具有正比与原始信号的输出，具有很宽的频带（10Hz-1MHz ）和高的增益(105-106),而且噪音很小。由于镜筒中的电子束和显像管中的电子束是同步扫描，荧光屏上的亮度是根据样品上被激发出来的信号强度来调制的，而由检测器接收的信号强度

随样品表面状况不同而变化，那么由信号监测系统输出的反营养品表面状态的调制信号在图像显示和记录系统中就转换成一幅与样品表面特征一致的放大的扫描像。

2.3 真空系统和电源系统

真空系统的作用是为保证电子光学系统正常工作，防止样品污染提供高的真空度，一般情况下要求保持10-4-10-5mmHg 的真空度。 电源系统由稳压，稳流及相应的安全保护电路所组成，其作用是提供扫描电镜各部分所需的电源。

3 扫描电镜的主要性能

3.1 放大倍数

当入射电子束作光栅扫描时，若电子束在样品表面扫描的幅度为As ，在荧光屏阴极射线同步扫描的幅度为Ac ，则扫描电镜的放大倍数为: M=AC /AS

由于扫描电镜的荧光屏尺寸是固定不变的，因此，放大倍率的变化是通过改变电子束在试样表面的扫描幅度来实现的。如果荧光屏的宽度As=100mm，当As=5mm时，放大倍数为20倍，如果减少扫描线圈的电流，电子束在试样上的扫描幅度见效为Ac=0.05mm，放大倍数可达2000倍。可见改变扫描电镜的放大倍数十分方便。目前商品化的扫描电镜放大倍数可以从20倍调节到20万倍左右。

3.2 分辨率

分辨率是扫描电镜的主要性能指标。对微区成分分析而言，它是指能分析的最小区域；对成像而言，它是指能分辨两点之间的最小距离。分辨率大小由入射电子束直径和调制信号类型共同决定。电子束直径越小，分辨率越高。但由于用于成像的物理信号不同，例如二次电子和背

反射电子，在样品表面的发射范围也不相同，从而影响其分辨率。一般二次电子像的分辨率约为5-10nm ，背反射电子像的分辨率约为50-200nm 。

X射线也可以用来调制成像，但其深度和广度都远较背反射电子的发射范围大，所以X 射线图像的分辨率远低于二次电子像和背反射电子像。

3.3 景深

景深是指一个透镜对高低不平的试样各部位能同时聚焦成像的一个能力范围。与透射电镜景深分析一样，扫描电镜的景深也可表达为Df » 2Δγ0 /α，，式中α为电子束孔径角。可见，电子束孔径角是决定扫描电镜景深的主要因素，它取决于末级透镜的光栅直径和工作距离。

扫描电镜的末级透镜采用小孔径角，长焦距，所以可以获得很大的景深，它比一般光学显微镜景深大100-500倍，比透射电镜的景深大10 倍。由于景深大，扫描电镜图像的立体感强，形态逼真。对于表面粗糙的端口试样来讲，光学显微镜因景深小无能为力，透射电镜对样品要求苛刻，即使用复型样品也难免出现假像，且景深也较扫描电镜为小，因此用扫描电镜观察分析断口试样具有其它分析仪器无法比拟的优点。

3.4 场深

在SEM 中，位于焦平面上下的一小层区域内的样品点都可以得到良好的会焦而成象。这一小层的厚度称为场深，通常为几纳米厚，所以，SEM 可以用于纳米级样品的三维成像。 3.5 作用体积

电子束不仅仅与样品表层原子发生作用，它实际上与一定厚度范围内的样品原子发生作用，所以存在一个作用“体积”。作用体积的厚度

因信号的不同而不同： 欧革电子：0.5～2纳米；次级电子：5λ，对于导体，λ=1纳米；对于绝缘体，λ=10纳米；背散射电子：10倍于次级电子；特征X 射线：微米级；X 射线连续谱：略大于特征X 射线，也在微米级。

4 扫描电镜的应用

4.1 观察纳米材料

所谓纳米材料就是指组成材料的颗粒或微晶尺寸在0.1-100nm 范围内，在保持表面洁净的条件下加压成型得到的固体材料。纳米材料具有许多与晶体、非晶态不同的、独特的物理化学性质。纳米材料有着广阔的发展前景，将成为未来材料研究的重点方向。扫描电镜的一个重要特点就是具有很高的分辨率。现已广泛用于观察纳米材料。 4.2 直接观察原始表面

它能够直接观察直径100mm ，高50mm ，或更大尺寸的试样，对试样的形状没有任何限制，粗糙表面也能观察，这便免除了制备样品的麻烦，而且能真实观察试样本身物质成分不同的衬度（背反射电子象）。

4.3 观察厚试样

其在观察厚试样时，能得到高的分辨率和最真实的形貌。扫描电子显微的分辨率介于光学显微镜和透射电子显微镜之间，但在对厚块试样的观察进行比较时，因为在透射电子显微镜中还要采用复膜方法，而复膜的分辨率通常只能达到10nm ，且观察的不是试样本身。因此，用扫描电镜观察厚块试样更有利，更能得到真实的试样表面资料。

4.4 从形貌获得资料

在扫描电镜中，不仅可以利用入射电子和试样相互作用产生各种信息来成象，而且可以通过信号处理方法，获得多种图象的特殊显示方法，

还可以从试样的表面形貌获得多方面资料。因为扫描电子象不是同时记录的，它是分解为近百万个逐次依此记录构成的。因而使得扫描电镜除了观察表面形貌外还能进行成分和元素的分析，以及通过电子通道花样进行结晶学分析，选区尺寸可以从10μm 到3μm 。由于扫描电镜具有上述特点和功能，所以越来越受到科研人员的重视，用途日益广泛。现在扫描电镜已广泛用于材料科学（金属材料、非金属材料、纳米材料）、冶金、生物学、医学、半导体材料与器件、地质勘探、病虫害的防治、灾害（火灾、失效分析）鉴定、刑事侦察、宝石鉴定、工业生产中的产品质量鉴定及生产工艺控制等。 4.5 材料断口的分析 扫描电镜的另一个重要特点是景深大，图象富立体感。扫描电镜的焦深比透射电子显微镜大10倍，比光学显微镜大几百倍。由于图象景深大，故所得扫描电子象富有立体感，具有三维形态，能够提供比其他显微镜多得多的信息，这个特点对使用者很有价值。扫描电镜所显示的断口形貌从深层次，高景深的角度呈现材料断裂的本质，在教学、科研和生产中，有不可替代的作用，在材料断裂原因的分析、事故原因的分析以及工艺合理性的判定等方面是一个强有力的手段。

5. 样品的处理

5.1 样品的初步处理

5.1.1 取材

取材的基本要求和透射电镜样品制备相同，对扫描电镜来说样品可以稍大些面积可达8mm ×8mm 厚度可达5mm 。对于易卷曲的样品如血管、胃肠道粘膜等可固定在滤纸或卡片纸上，以充分暴露待观察的组织表面。

5.1.2 样品的清洗

用扫描电镜观察的部位常常是样品的表面即组织的游离面。由于样品取自活体组织其表面常有血液、组织液或粘液附着这会遮盖样品的表面结构影响观察。因此，在样品固定之前要将这些附着物清洗干净。清洗的方法有以下几种：①用等渗的生理盐水或缓冲液清洗；②用5%的苏打水清洗；③用超声震荡或酶消化的方法进行处理。无论用哪种清洗方法 注意在清洗时不要损伤样品。

5.1.3 固定

固定所用的试剂和透射电镜样品制备相同 常用戊二醛及锇酸双固定。由于样品体积较大 固定时间应适当延长。也可用快速冷冻固定。

5.2 样品的干燥

扫描电镜观察样品要求在高真空中进行。无论是水或脱水溶液在高真空中都会产生剧烈地汽化不仅影响真空度、污染样品还会破坏样品的微细结构。因此，样品在用电镜观察之前必须进行干燥。干燥的方法有以下几种

5.2.1 空气干燥法

空气干燥法又称自然干燥法。就是将经过脱水的样品让其暴露在空气中使脱水剂逐渐挥发干燥。这种方法的最大优点是简便易行和节省时间它的主要缺点是在干燥过程中组织会由于脱水剂挥发时表面张力的作用而产生收缩变形。因此，该方法一般只适用于表面较为坚硬的样品。

5.2.2 临界点干燥法

临界点干燥法是利用物质在临界状态时其表面张力等于零的特性使样品的液体完全汽化并以气体方式排掉来达到完全干燥的目的。这样就可以避免表面张力的影响较好地保存样品的微细结构。此法操作较为方便，所用的时间也不算长一般约2-3小时即可完成，所以是最为常用

的干燥方法。

5.2.3 冷冻干燥法

冷冻干燥法是将经过冷冻的样品置于高真空中通过升华除去样品中的水分或脱水剂的过程。冷冻干燥的基础是冰从样品中升华即水分从固态直接转化为气态不经过中间的液态不存在气相和液相之间的表面张力对样品的作用从而减轻在干燥过程中对样品的损伤。

5.3 样品的导电处理

生物样品经过脱水、干燥处理后其表面不带电导电性能也差。用扫描电镜观察时当入射电子束打到样品上会在样品表面产生电荷的积累形成充电和放电效应影响对图象的观察和拍照记录。因此在观察之前要进行导电处理使样品表面导电。常用的导电方法有以下几种：

5.3.1 金属镀膜法

金属镀膜法是采用特殊装置将电阻率小的金属，如金、铂、钯等蒸发后覆盖在样品表面的方法。样品镀以金属膜后不仅可以防止充电、放电效应 还可以减少电子束对样品的损伤作用增加二次电子的产生率获得良好的图象。

5.3.2 组织导电法

用金属镀膜法使样品表面导电需要特殊的设备操作比较复杂同时对样品有一定程度的损伤。为了克服这些不足有人采用组织导电法(又称导电染色法) 即利用某些金属溶液对生物样品中的蛋白质? 脂类和醣类等成分的结合作用使样品表面离子化或产生导电性能好的金属盐类化合物 从而提高样品耐受电子束轰击的能力和导电率。此法的基本处理过程是将经过固定、清洗的样品用特殊的试剂处理后即可观察。由于不经过金属镀膜所以不仅能节省时间且可以提高分辨率还具有坚韧组织加强固定效果的作用。组织导电法主要有碘化钾导电染色法、碘化钾

--醋酸铅导电法、丹宁酸—锇酸导电法等。