Kính hiển vi quang học và kính hiển vi tương phản pha được sử dụng rộng rãi để quan sát hình thái tế bào, nhưng những hạn chế về cấu trúc của chúng khiến việc phân biệt rõ ràng các đặc điểm bề mặt nhỏ và sự biến đổi mật độ bên trong trở nên khó khăn. Trong ngành công nghiệp sinh học, cần có các công cụ phân tích tiên tiến hơn để mô tả chính xác các cấu trúc sinh học vi mô.
Kính hiển vi điện tử quét (SEM) cung cấp một giải pháp hiệu quả và tiết kiệm chi phí bằng cách cho phép phân tích cả bề mặt và thành phần nguyên tố ở độ phân giải cao trong một nền tảng duy nhất. Khả năng tạo ảnh đa dạng của nó cho phép các nhà nghiên cứu điều tra các mẫu sinh học với độ chi tiết cấu trúc và tính linh hoạt phân tích cao hơn.
Chế độ SE được tối ưu hóa cho việc quan sát độ phân giải cao về hình thái và kết cấu bề mặt nhỏ. Hình ảnh bề mặt ổn định thường có thể đạt được bằng cách sấy khô đơn giản và lớp phủ dẫn điện tối thiểu.
Chế độ VP (Áp suất thay đổi) mang lại những lợi thế bổ sung bằng cách duy trì môi trường chân không thấp, giúp giảm thiểu hiện tượng tích điện và hư hại nhiệt do chùm tia gây ra. Điều này làm cho hình ảnh VP đặc biệt phù hợp với các mẫu sinh học nhạy cảm với nhiệt và vật liệu không dẫn điện.
EM-40 được sử dụng trong phân tích này có thiết kế buồng tương đối nhỏ gọn, cho phép hoạt động chân không thấp ổn định hơn để quan sát mẫu sinh học.
Vậy quy trình chuẩn bị mẫu sẽ được diễn ra như thế nào?
Các mẫu sinh học rất dễ bị hư hại do va đập vật lý trong quá trình thu thập, vì vậy việc xử lý cẩn thận là rất cần thiết để giảm thiểu biến dạng cấu trúc. Tùy thuộc vào loại mẫu, việc pha loãng thích hợp cũng có thể cần thiết để ngăn ngừa sự kết tụ hạt, điều này có thể cản trở việc quan sát hình thái chính xác ở chế độ SE.
Độ dày lớp phủ dẫn điện cần được kiểm soát cẩn thận. Nếu lớp phủ quá mỏng, có thể xảy ra nhiễu ảnh do hiệu ứng tích điện, trong khi lớp phủ quá dày có thể che khuất các cấu trúc bề mặt nhỏ. Độ dày lớp phủ khoảng 5–10 nm thường được khuyến nghị.
Bước 1. Gắn mẫu đã thu thập lên giá đỡ SEM bằng băng dính dẫn điện.
Bước 2. Phủ lớp dẫn điện bằng máy phủ chân không SPT-20.
1) Điều kiện phủ được khuyến nghị: 3 μA, 300 s
2) Có thể bỏ qua bước phủ khi sử dụng chế độ VP
Bước 3. Đặt mẫu đã chuẩn bị vào buồng SEM và quan sát hình thái bề mặt.
Hình ảnh SE:
Kính hiển vi điện tử quét (SEM) không chỉ giới hạn ở các mẫu vật hoặc sinh vật cụ thể, mà còn có thể được ứng dụng rộng rãi cho nhiều loại mẫu sinh học và phi sinh học. Ví dụ, SEM có thể hiển thị rõ ràng cấu trúc protein kết tụ bên trong lòng trắng trứng ở độ phân giải cao, đồng thời thu được hình thái bề mặt chi tiết của các hạt siêu nhỏ như phấn hoa.
Các hình ảnh khác:
Hình ảnh chân không khớp:
Hình ảnh vi khuẩn axit lactic này được chụp bằng chế độ chụp ảnh điện áp thấp, giúp giảm thiểu hiệu quả hư hại do nhiệt gây ra bởi chùm tia điện tử. Ngoài ra, hoạt động ở điện áp thấp giúp triệt tiêu các hiệu ứng tích điện thường thấy ở các mẫu không dẫn điện, cho phép quan sát các cấu trúc bề mặt nhỏ hơn một cách rõ ràng và ổn định hơn.
Vì những lý do này, chụp ảnh SEM điện áp thấp đặc biệt hữu ích để phân tích các mẫu sinh học nhạy cảm với nhiệt và điện tích.
Hình ảnh VP:
Hình ảnh rễ cây hoa chuông này được chụp bằng chế độ VP (Áp suất thay đổi). Các mẫu không dẫn điện thường yêu cầu lớp phủ dẫn điện trước khi quan sát bằng SEM, nhưng chế độ VP triệt tiêu hiệu quả các hiệu ứng tích điện, cho phép chụp ảnh ổn định ngay cả khi không có lớp phủ.
Bằng cách kiểm soát chính xác mức độ chân không trong buồng ở điều kiện chân không thấp, chế độ VP có thể tối ưu hóa các điều kiện chụp ảnh theo đặc điểm của mẫu. Điều này làm cho nó đặc biệt hữu ích để quan sát các mẫu sinh học hoặc các mẫu ở trạng thái tự nhiên khó phủ lớp.
Các hình ảnh khác:
