膜系的特性主要取决于构成膜系的材料。例如,氧化物层通常比氟化物、硫化物或半导体层更为坚硬,因此更适合用于外表面使用。然而,在较宽温度范围内使用的滤光片应避免使用半导体膜层,因为半导体的光学常数会随温度变化显著波动。
对于某些金属材料而言,它们强度较低,易受损伤,并且在大气中容易氧化。在这种情况下,需要为其添加保护层或将其夹在两个透明板之间。而对于其他材料,在镀膜过程中为了确保膜层与基底的良好粘合,有时需在基底上先镀一层附着层。例如,在玻璃基底上镀金(Au)膜之前,通常会在玻璃表面镀一层镍(Ni)作为附着层。
真空镀膜技术适用于多种材质,包括金属、树脂、塑料(如ABS、发泡塑料、回收塑料)、玻璃(水晶)、陶瓷、亚克力、木材、水泥和磷镁等。这种技术可广泛应用于汽车、电器、工艺品、电脑手机、饰品以及高档家具等行业,从而衍生出多个新的装饰领域。
非导电样品具有较大的绝缘电阻,在电子束连续扫描过程中,样品表面会逐渐积累负电荷,形成高负电场,排斥入射电子,导致二次电子发射不稳定并随机偏转其轨迹。这会影响探测器的接收效果,造成图像晃动、亮度突变和无规则的明暗条纹现象,即所谓的“荷电效应”或“充电效应”。通常在样品表面镀一层导电薄膜可以提高其导电性,使表面负电荷通过导电膜释放至地面上,从而消除荷电现象。要实现这一效果,膜层需与金属样品台形成有效的导电连接。
连续的导电膜不仅可以改善样品的热传导性以减少热损伤,还能进一步提高其导电性。目前实验室常用的镀膜技术包括真空蒸发和离子溅射。
导电膜层应具备高二次电子产率、良好覆盖性和均匀性,并能在电子束下保持稳定。这种薄膜能够真实反映样品表面的微观细节,有效提升图像质量。通常选用的镀膜材料有碳(C)、铝(Al)、铬(Cr)、金(Au)、铂(Pt)和Au-Pd合金等。其中,金(Au)膜因其高二次电子产率、优良的覆盖性和易于沉积而成为最常用的材料。然而,其颗粒较大,在高倍放大下会显示出明显的“岛状结构”,这是一种装饰假象(见图1-8a)。镀金适用于中低分辨率范围,两万倍以下的图像。铂(Pt)和Au-Pd合金膜则具有更细小的颗粒,适合于更高分辨率的应用(见图1-8b)。对于场发射电镜的要求更加严格,至少需在20万倍放大下仍无结构显现时才满足要求,此时高真空镀铬(Cr)即可达到需求。
图1展示了经过镀膜处理后的塑胶球形貌,其膜层厚度为10纳米。