[实用新型]一种在环境扫描电镜中直接观察含水生物样品的装置

说明书

本实用新型涉及一种环境扫描电子显微镜用的生物样品台装置，特别是涉及一种用于直接观察含水生物样品的环境扫描电子显微镜的生物样品台装置。

扫描电子显微镜(以下简称扫描电镜或电镜)是现代化的大型精密仪器，作为研究微观世界的有力工具，它在物理、化学、材料科学和生命科学等领域有着广泛的应用。环境扫描电子显微镜(Enviromental Scanning Electron Microscope-ESEM，以下简称环境扫描电镜)是一种新型的扫描电镜，它优于常规扫描电镜(Scanning Electron Microscope-SEM)之处在于：可在通气环境下直接观察不经表面处理(喷金或冷冻制样等)的非导体及含水样品。

如果用常规的扫描电镜(样品室真空度10^-2～10^-3托，1托=1mmHg=1/760大气压)对非导体样品进行观察，由于入射电子的作用，电子会在非导体样品表面上不断聚集，引起充放电现象，不能清楚地观察表面图像。所以，观察前必须对非导体的表面进行金属化处理(喷金等)。目前，在常规的扫描电镜中观察含水的生物样品有两种方法：(1)样品经干燥并喷金后放入扫描电镜观察，例如：文献[1](“扫描电子显微镜分析技术”杜子礼、徐子昂，化学工业出版社，1984)中所描述的：为了使含水的生物样品能在高真空下喷金，并在高真空样品室内观察，必须先用戊二醛和锇酸固定细胞的骨架，再用乙醇梯度脱水和二氧化碳临界点干燥后才能喷金。这样的制备方法不但费时(一般制备一个样品需要2-3天)、费钱，而且会使样品失去原来的自然面貌(我们将在本说明书的最后部分用对比照片给出其区别)。(2)样品深度冷冻后使用冷冻样品台放入扫描电镜观察。为常规扫描电镜配置的商品冷冻样品台装置使用液氮作冷源，使样品温度下降至-150℃左右。由于样品必须深度冷冻制备，生物样品中的液体部分冷冻成固体，样品将会失去原来的状态。而且此样品台装置结构复杂，为了使深冷的样品在进样时不至于结霜，在电镜样品室另开了一个进样窗口，又增加了一套冷冻进样装置，因此价格昂贵，操作复杂。

采用环境扫描电镜进行观察时，情况发生根本的变化。样品室真空度为0.1～20托，通入的环境气体在入射电子和信号电子的碰撞下产生大量的电子和正离子，这些正离子会与样品表面积累的电子迅速作用，消除了充放电现象，使不导电的样品(包括生物样品)不经表面金属化处理而直接观察成为可能。

在环境扫描电镜中，样品室的真空度虽然是可以调节的。然而，样品室的真空度较大地影响着电镜的分辨率，真空度越低，分辨率越低，图象越模糊。在环境扫描电镜使用中，样品室的真空度一般都不能太低(不超过5托)。从水的物性数据中我们可以知道：0℃时水的饱和蒸汽压为4.6托；室温20℃时水的饱和蒸汽压为17.5托。因此，在室温和不低于水的饱和蒸汽压(17.5托)下观察含水的生物样品时，水仍然处于气态，含水的生物样品仍然存在着失水问题。

当在环境扫描电镜中使用普通样品台进样时，必须打开样品室大门，放好样品，关闭样品室，再打开电镜的真空系统，当样品室达到一定的高真空度后，才能通入气体，使样品室达到预定的低真空，最后打开电子枪，观察样品，这个过程大约需要十多分钟，含水的生物样品在这样的过程中必然会很快地失水。

我们所采取的解决失水问题的方法是：适当降低温度，降低真空度并缩短样品在低真空的样品室里的观察时间，以减少含水的生物样品的失水量。

本实用新型的目的在于：解决现有的环境扫描电镜在样品室的一般低真空度中进样速度慢和室温观察所导致的含水样品失水的问题；提供一种价格便宜、结构简单，机械部件配合紧凑，操作方便、灵活且精确的专用于直接观察含水生物样品的环境扫描电镜的生物样品台装置。

本实用新型的目的是这样实现的：在扫描电镜样品室的大门上，不但带有能在XYZ三个方向迅速地移动样品的部件(就如常规的电镜样品台上的部件一样)；而且还装有带有进样部件的预抽室；同时还有冷却功能。从而可以在不打开电镜样品室大门的情况下，通过预抽室使样品迅速地进入电镜室内(可以同时被冷却或进入电镜室后被冷却)，也就是使生物样品不经过高真空阶段，直接进入低真空的环境状态，从而避免了样品在高真空中的快速失水，达到缩短时间并降低温度的要求，最后实现在短时间内拍摄出未被失水的生物样品的自然状态图象的目的。