臺式掃描電鏡在持續(xù)觀測有機、含碳樣品之后，圖像上經(jīng)常出現(xiàn)不規(guī)則暗斑，隨著掃描時間延長，暗斑慢慢擴大，樣品表面原本清晰的細節(jié)逐步模糊，信噪比持續(xù)下降。這類問題大多來源于電子束誘導(dǎo)的表面碳污染，很多操作人員容易誤判為樣品本身缺陷，反復(fù)調(diào)整設(shè)備參數(shù)，問題卻無法消除，是日常樣品觀測中高頻遇到的問題。

碳污染的形成機理是樣品腔體內(nèi)存在碳氫類揮發(fā)性物質(zhì)，在高能電子束持續(xù)轟擊下，這類物質(zhì)發(fā)生分解，碳元素沉積在電子束掃描的樣品區(qū)域，形成一層薄碳膜。碳膜導(dǎo)電能力弱，會阻擋二次電子逸出，造成該區(qū)域信號減弱，在圖像上呈現(xiàn)暗斑。腔體內(nèi)的污染物來源比較多，樣品本身含有的樹脂、油脂、有機溶劑，制樣殘留的膠類揮發(fā)物，真空脂揮發(fā)組分，以及腔體內(nèi)壁長期吸附的有機雜質(zhì)，在電子束照射下都會成為碳污染的來源。電子束照射時間越長、束流越大，碳沉積速度越快，暗斑擴張越明顯。

影響污染速率的因素包含樣品類型、腔體真空狀態(tài)、電子束參數(shù)。高分子、生物類樣品自身釋放的揮發(fā)物多，碳污染產(chǎn)生速度遠高于金屬、無機硬質(zhì)樣品。腔體真空度不佳時，殘余氣體分子含量高，污染會明顯加重；腔體長期未清潔，內(nèi)壁吸附大量有機污染物，即便更換樣品，后續(xù)觀測依然容易出現(xiàn)污染。同時高加速電壓、大束流模式，會提升電子與氣體分子的反應(yīng)概率，加速碳膜沉積。

解決碳污染問題，需要從樣品預(yù)處理、腔體維護、觀測參數(shù)三個維度入手。樣品送入電鏡腔前，充分做干燥、除氣處理，清除樣品內(nèi)部殘留溶劑、膠粘劑，減少樣品自身釋放的揮發(fā)性組分。樣品制備完成后，放置一段時間充分脫氣，再裝入樣品臺。定期對電鏡樣品腔、樣品臺進行清潔，擦拭腔體內(nèi)壁的污染物，維持腔體真空狀態(tài)，減少腔體內(nèi)有機雜質(zhì)儲備。觀測參數(shù)上，在滿足成像清晰度前提下，選用較低束流，縮短高倍下的掃描時長，不要長時間固定電子束在同一個點位。部分設(shè)備配備冷阱裝置，可以吸附腔體內(nèi)揮發(fā)性氣體，有效降低碳沉積速率。當(dāng)樣品表面已經(jīng)形成碳污染，需要更換樣品觀測位置，無法在原有區(qū)域繼續(xù)采集真實形貌。做好樣品預(yù)處理與腔體維護，能夠大幅降低碳污染發(fā)生概率，保證圖像質(zhì)量穩(wěn)定可靠。