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穿透式電子顯微鏡(TEM)中使用的載網(grid,支撐網,或以常用規格鍍碳銅網代稱),為特殊結構,非常薄,通常在10到100奈米之間,主要用於支撐樣品,使電子能穿透樣品,並幫助樣品定位,同時減少不需要的背景信號。載網有多種圖案和材質可供選擇,其上也可加上不同薄膜/塗層,以適合各種應用。
TEM grid載網材質:
選擇載網的原則,通常是選擇成分有別於待分析樣品的材料。常見的載網材質包括:銅網、金網、鎳網
銅網:成本較低,廣泛應用於生物學、材料科學和高分子材料等領域
金網:用於需要較高解析度和低散射的樣品,例如奈米材料、奈米顆粒
鎳網:相對較硬,用於需要較強支撐的樣品,或需進行能譜分析銅元素時。
導電性 | 支撐性 | 成本 | |
銅 | 5.8 x 10^7 | 優 | 低 |
鎳 | 1.43 x 10^7 S/m | 優 | 中 |
金 | 4.5 x 10^7 S/m | 較弱 | 高 |
TEM grid載網尺寸:
載網的標準直徑為3.05mm,但也有使用不同直徑版本的特殊儀器。
網格尺寸(Mesh)是指每英吋的網格數,以300目來說:理論網格寬度約為 85μm。
TEM grid常用規格:
一般情況常用的載網多為鍍碳銅網(高分子複合碳膜銅網),常用網格尺寸為200目、300目和400目。
高分子複合碳膜銅網(Formvar Carbon Film on Copper):
在一般情況下樣品會放在無孔膜,通常是支撐性較好的高分子複合碳膜銅網(Formvar Carbon Film on Copper)上。
孔狀膜銅網(Holey Film on Copper):
在需要EDS分析碳元素時,則會使用孔狀膜(Holey Film),將樣品橫跨在洞上,以此來避免搜集到碳或其他元素的訊號。
另外特殊用途如生物、冷凍、超薄膜等,則再依需求查找對應的產品。
銅網規格介紹:
依載網上是否有薄膜/塗層可分為有膜網與無膜網(裸網),以下分別介紹:
有膜網:
在銅網上鍍膜,可依不同的需求在支撐性、導電性、導熱性、親水性等特性上進行增強,膜的種類可分為一般膜(碳膜、高分子膜、高分子複合碳膜)、有孔膜(Holey、Lacey)
碳膜(Continuous Carbon):
厚度約為10-20nm,導電性良好,提供較高的透明度,適用於需要最小干擾的 TEM 觀察,像奈米顆粒或是病毒。
- 支撐性: 支撐性相對於其它一般膜弱。
- 導電性: 具有良好的導電性,有助於減少電荷積累。
- 導熱性: 具有相對較好的導熱性。
- 親水性: 表面通常不具親水性。
高分子膜(Formvar):
厚度約為10nm,支撐性較佳,適用於高達 100kV 的 TEM 應用,是低放大倍率和低溫下對薄片進行成像經濟高效的選擇。
- 支撐性: 在一定程度上提供支撐。
- 導電性: 相對較差。
- 導熱性: 相對較差。
- 親水性: 表面具親水性。
高分子複合碳膜(FC):
複合薄膜,厚度約為 10nm 的高分子(Formvar)和 <5nm的碳(Carbon),相比於純碳/純高分子薄膜具有更高的韌性和強度,廣範用於樣品製備過程中。
- 支撐性: 綜合了高分子和碳膜的特性,具有更高的韌性和強度。
- 導電性: 碳的導電性補足了高分子的不足。
- 導熱性: 碳的導熱性補足了高分子的不足。
- 親水性: 取決於高分子的類型,可能在親水性上有變化。
多孔碳膜(Holey Carbon):
為有孔洞結構的碳膜,支撐性相對於Lacey較弱,孔洞具有一定的不規則性,適合一些不要求嚴格對稱性的 TEM 應用,特別適合病毒或奈米粒子懸浮液的觀察。
絲狀碳膜(Lacey Carbon):
絲狀疏鬆結構的碳膜,支撐性優於有孔膜(Holey),其孔較大,孔之間的碳很少,有較大的觀察面積,適合用於分析較大的顆粒、晶體和奈米線。
Quantifoil膜:
是以微影技術製作的高度標準化孔狀膜,約10-12nm厚,具有非常規則的孔洞排列,有均勻排列的圓形或方格等分佈形狀,可以根據需求選擇不同版本的孔大小和數目,廣泛應用於需要高解析的 TEM 觀察。
無膜網(裸網):
無膜網(裸網)是由載網本身提供支撐,在高分子和生物樣品切片,需要染色時,可能會考慮使用無膜網,根據其形狀及格數應用於不同情況:
標示金屬網 | 方形金屬網 | 六角形金屬網 | 插槽金屬環 | 圓形金屬環 |
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方便定位樣品的位置,可快速找尋上一次觀看的位置。 網格尺寸範圍 200 – 400 目 | 用於TEM的標準方形金屬網。 網格尺寸範圍 50 – 600目 | 六角形圖案具有更大的強度,成為日常使用的理想選擇。 網格尺寸範圍 50 – 400目 | 從插槽大小的範圍中,選擇適合樣品的寬度。 | 從圓型孔洞大小的範圍中,選擇適合樣品的寬度。 |
TEM grid在各領域中的應用:
- 材料科學: 用來製備和觀察各種材料的微觀結構和形態,提供足夠的支撐和固定力,以在TEM中進行觀察和分析。
- 醫學研究: 用於製備和觀察生物樣品的超薄切片,以高解析度觀察細胞和組織結構,深入研究生物學過程。
- 生物學: 對於觀察需要被切片成極薄樣品的生物樣品非常重要,透過TEM grid可以提高樣品製備的精度並減少誤差。
- 奈米技術: 用於奈米材料的製備與觀察,提供支撐力以防止奈米材料在製備和觀察過程中的變形和移動。
- 化學研究: 用於支撐各種化學樣品,如奈米粒子和催化劑,進行微觀結構和成分的分析,提供高解析度的成像。
- 地質學: 用於觀察岩石、礦物和土壤樣品的微觀結構,深入研究地球成分和地質過程。
- 電子學: 主要用於支撐和觀察微小的電子裝置,研究晶體結構、缺陷和電子元件性能。
- 材料工程: 用於支撐和觀察各種材料的微觀結構,深入研究材料的相變、缺陷和晶體結構。
- 食品科學: 用於觀察食品中微生物、蛋白質等的微觀結構,深入研究食品成分和結構。
- 環境科學: 用於研究微觀顆粒和顆粒物的來源、影響,以及環境中微觀結構的影響,探究環境污染和微觀層面的環境變化。
- 紡織業: 用於觀察織物的微觀結構,深入研究纖維排列、結構和性能。
- 能源研究: 用於觀察能源材料的微觀結構,研究電池、太陽能電池等的性能和效率。
TEM載網在各個領域中主要是提供支撐和固定,使研究者能夠觀察樣品的微觀結構。
期望本篇文章有讓您更了解TEM grid銅網、金網、鎳網相關耗材,若您有需求想要討論,或想要更進一步了解更多相關知識!
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