掃描電鏡（SEM）是一種用于觀察樣品表面結構的顯微鏡，能夠提供高分辨率的圖像，廣泛應用于材料科學、生物學、納米技術等領域。掃描電鏡主要是通過電子束掃描樣品表面，并根據反射或二次電子信號生成圖像。與透射電子顯微鏡（TEM）不同，SEM不直接透過樣品觀察其內部結構，而是觀察樣品表面的形貌、紋理、微結構等細節。在使用掃描電鏡時，是否需要制備超薄切片，取決于樣品的類型和觀察目標。

一、掃描電鏡的工作原理

掃描電鏡利用電子束對樣品表面進行掃描，電子束與樣品發生相互作用，產生的信號（如二次電子、反射電子、特征X射線等）被探測器接收，并生成圖像。這些信號為樣品表面的形態和組成提供詳細的信息。SEM的一個顯著特點是可以提供大深度的景深，能夠清晰呈現樣品表面的微觀結構。

SEM的樣品制備通常需要一些前期處理，包括：

導電性處理：非導電樣品（如生物樣品、塑料、陶瓷等）需要進行金屬噴涂處理，以確保電子束可以通過樣品表面，并提高圖像質量。

樣品固定和干燥：生物樣品通常需要通過化學固定以保持其結構，并且在觀察前需要經過干燥處理，避免樣品在高真空環境下變形。

樣品厚度控制：通常情況下，掃描電鏡不要求樣品切割成極薄的切片，因為它主要觀察的是表面結構。然而，對于一些大樣品或需要觀察內部結構的樣品，可能需要進行部分切割。

二、超薄切片與掃描電鏡的關系

超薄切片通常指通過超薄切片儀將樣品切割成數百納米至幾微米厚度的切片。超薄切片儀廣泛應用于透射電子顯微鏡（TEM）樣品的制備，因為TEM需要樣品的透射性，即必須非常薄，以便電子束可以穿透樣品并形成圖像。然而，掃描電鏡主要觀察樣品表面，而不要求樣品具有透射性，因此，通常不需要將樣品切割成超薄切片。

盡管掃描電鏡通常不需要超薄切片，但在某些情況下，可能會對樣品進行切割或處理，以便更好地觀察樣品的表面結構或內部結構。具體情況取決于樣品的特性以及研究的目標。

三、掃描電鏡為什么不必制備超薄切片

主要觀察樣品表面： 掃描電鏡的核心功能是觀察樣品的表面結構，而不是內部結構。因此，SEM不需要樣品透射電子束，樣品的厚度對于表面成像影響不大。樣品可以保持較厚的狀態，只要其表面能夠有效地與電子束進行相互作用，產生二次電子或反射電子供成像使用。

深景深效果： SEM具有優異的深景深效果，能夠同時呈現樣品表面的大面積和不同深度的細節。這使得即使樣品較厚，也能清晰顯示其表面特征。相比之下，透射電子顯微鏡（TEM）要求樣品厚度非常薄，通常只有幾十到幾百納米，以確保電子束能夠透過樣品并產生清晰的圖像。

制備簡單性： 對于許多材料樣品，SEM只需要簡單的表面處理（如金屬噴涂或清潔）就能獲得高質量的圖像，無需進行復雜的切片過程。相比之下，超薄切片的制備需要繁瑣的過程，如固定、脫水、包埋和切割等，時間和操作要求較高。

適用范圍廣： 掃描電鏡適用于多種樣品，包括導電性材料、非導電性材料、軟物質、硬物質、復合材料等。即使是較大或較厚的樣品，也能通過簡單的表面預處理（如金屬噴涂）進行觀察，因此不需要進行超薄切片。

四、掃描電鏡需要制備切片的特殊情況

雖然掃描電鏡通常不需要制備超薄切片，但在某些特定的情況下，樣品的切割或處理仍然是必要的：

觀察樣品的內部結構： 在一些應用中，掃描電鏡不僅需要觀察表面，還需要探測樣品的內部結構。例如，研究某些材料的斷裂面、破損部位或者不同層次的材料結構時，可能需要將樣品切割成一定的厚度。此時，樣品的切割厚度不需要像TEM那樣薄，但通常需要適當的切割，以揭示更多的內部結構。

大樣品或異質樣品的處理： 對于較大的樣品，或樣品表面不均勻、層次復雜的情況，可能需要將樣品分割成較小的部分，以便進行局部觀察。這樣，雖然不需要超薄切片，但仍需進行一定的切割和處理，以便更清晰地呈現樣品的微觀結構。

層析研究和深度分析： 對于一些層狀材料（如薄膜、復合材料），為了更好地分析其層次結構，可以使用切片方法，結合掃描電鏡觀察不同層次的細節。在這種情況下，盡管不要求超薄切片，但需要精確的切割和厚度控制。

五、總結

掃描電鏡并不必需制備超薄切片，因為其主要功能是觀察樣品的表面結構。與透射電子顯微鏡不同，掃描電鏡不需要樣品薄透，因此通常不需要超薄切片。然而，在某些特定的研究中，例如需要觀察樣品的內部結構、斷裂面或多層材料時，適當的切割仍然是必要的?？傮w來說，超薄切片更常用于透射電子顯微鏡，而掃描電鏡則側重于表面成像和形態學分析。