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金靶这么贵,还有其他平替靶材(方案)吗? (金价高背景下 低真空镀膜仪 靶材平替方案)
来源: | 作者:VPI_ZTT | 发布时间: 2025-06-16 | 141 次浏览 | 分享到:
在国际金价持续上涨背景下,寻找低真空镀膜仪中金靶的替代靶材具有现实意义。文章分析了银靶和铂金靶替代金靶用于SEM及场发射电镜样品制备的可行性,对比了三者在材料性能、膜层质量、电镜成像效果、靶材兼容性等方面的表现。从材料性能看,银靶成本低、导电性佳但颗粒略大且易失光;铂金靶颗粒超细、化学惰性好但导电性稍逊且价格贵;金靶性能均衡但价格高。膜层质量上,铂金膜均匀性好但对真空要求高,银膜在含卤素材料上质量可能受影响,金膜和银膜附着力好。电镜成像方面,铂膜适合高分辨率场景,金膜和银膜在中低分辨率下表现良好。仪器兼容性上,SD - 900/SD - 900M等镀膜仪兼容多种金属靶材。在金价高企时,银靶适合中低倍率成像和即时观察场景,铂金靶适合高分辨率和高要求应用。用户可根据实验需求和经费状况选择靶材,银和铂等靶材将在SEM制样领域发挥更重要作用。

。此外,镀膜元素的自身峰(如Au的Mα,Ag的Lα,Pt的Mα等)也会出现在谱图中,增加解析难度。银的主要X射线峰为Lα(~3.0 keV)和Lβ(~3.15 keV),位置比Au的M峰高一些,对于P, S, Cl等元素的Kα峰区间没有直接干扰。因此在需要进行元素分析且涉及磷、氯、硫等元素的生物或地质样品中,有时银镀膜被视为优于金镀膜的选择。例如,某些生物样品中含磷(DNA、骨骼)、含氯(盐类)、含硫(蛋白质)的成分较多,使用金镀膜可能使这些元素的谱峰淹没在金M谱峰中,而银镀膜则较少出现该问题。当然,银膜会引入Ag的谱峰,同样需要在分析时扣除背景。综上,在需进行EDS元素分析的应用里,推荐根据待测元素种类选择靶材:若涉及P、S等元素可考虑银靶替代金靶;如不涉及,可继续使用金或铂,但需注意扣除其谱峰对分析的影响。

 

靶材兼容性与应用案例

 

仪器兼容性:对于典型的低真空溅射镀膜仪而言(如VPI SD-900系列),更换不同金属靶材一般是可行且便捷的。这类仪器通常采用直流磁控溅射,对导电性材料均适用,因此金、银、铂等金属靶均能被溅射击穿并沉积到样品上。而靶材的物理尺寸(直径、厚度)只要符合仪器设计即可互换使用。例如,SD-900M配备标准直径的圆盘靶,用户可以通过卸下靶夹环更换为银靶或铂靶,然后调节溅射电流/时间以达到所需膜厚。需要注意的是,不同靶材的溅射参数可能略有不同:银靶的击穿电压和电流与金相似,通常无需特别调整;铂靶由于溅射速率较慢,可能需要延长打靶时间或略高的电流才能获得同样厚度。另外,前文提及的铂靶对残余气体敏感问题,意味着如果使用SD-900(非磁控)等简单溅射仪,尽量确保良好的预抽真空和惰性气体环境,以减少铂膜开裂。总体而言,SD-900/SD-900M这类镀膜仪在硬件上兼容多种金属靶材,铂金靶的应用只需在操作上稍加注意真空度和溅射时间,而银靶的使用几乎与金靶无异。

 

稳定性与维护:更换不同材质靶材对仪器本身的稳定运行没有大的影响,但靶材的特性可能对镀膜腔体清洁度有所不同。金和铂都是惰性金属,溅射过程中不会与残余气体剧烈反应,靶材消耗均匀可控。银靶在长期闲置或使用中若暴露于空气,表面可能形成氧化层,但一般并不妨碍后续溅射(初始几秒的溅射过程会清除表面氧化层)。用户在更换靶材时应佩戴手套并避免用手直接接触靶材表面,银靶尤其要注意存放于干燥密封容器中以防失光。对于使用铂靶的仪器,定期检查真空系统的密封和干燥剂,以确保达到铂镀膜所需的较佳真空条件。此外,不同金属的溅射碎片可能沉积在腔壁上,例如金、银的沉积会呈现不同颜色,定期清洁可避免交叉污染影响其他分析。