采用超低束流进行能谱面扫描表征：药物样品无需镀膜
扫描电子显微镜（SEM）与能谱仪（EDS）的联用是一种强大的分析技术，可实现高分辨率成像和元素分析，适用于从微米到纳米尺度的药物样品的表征。该表征对于颗粒形貌研究、面扫描分析药物活性成分（APIs）、质量控制、污染物检测、外来异物分析、制剂开发等研究工作至关重要。
对于不导电的药物样品，通常采用低真空SEM成像以减轻表面荷电现象，因为额外的样品预处理或喷C涂层可能会影响样品的完整性。然而，低真空条件往往会导致电子束畸变、噪声增大以及X射线信号强度降低，使得能谱（EDS）分析效率低下，不利于X射线产额较低的药物样品的能谱分析。另一方面，SEM高真空模式可实现高分辨率、高信号质量的形貌成像与元素面扫分析。
这正是我们在本研究中展示的内容：为最大限度抑制样品表面荷电效应，扫描电镜采用高真空模式运行，加速电压 5 kV，束流设置为 18 pA（图 1）。XFlash® FlatQUAD 能谱探测器探头贴近样品布置，检测灵敏度优异。即便在这种低剂量电子束条件下，样品激发的 X 射线信号强度微弱，该探测器仍可采集高质量元素面分布图，实现无镀膜不导电样品的亚微米级元素面扫描表征。
保持高真空环境和超低束流，即使对于对电子束敏感且易产生荷电的样品（图 2），也能确保获得高分辨率的 EDS 元素面分布图。传统斜插式能谱探测器在低电子束剂量测试条件下往往无法采集充足信号；而 XFlash® FlatQUAD 探测器具备最优的样品—探测器几何排布、大于1.1sr的超大立体角及高灵敏度，能够以高计数率进行 EDS 成像。XFlash® FlatQUAD 芯片采用四元环形设计，能够最大程度减少形貌起伏样品产生的信号遮挡效应，避免阴影区域数据丢失，从而保证各类凹凸形貌样品的 X 射线信号完整采集（图 3）。
图1. 采用 XFlash FlatQUAD 探测器，在 5 kV 加速电压、小于18 pA 的超低束流条件下，获取荷电严重的药片的 SEM-EDS 元素分布图，输出计数率达 3100 cps。XFlash FlatQUAD 采用四元环形设计，拥有超大立体角，可采集表面凹凸形貌样品的 X 射线信号，最大程度弱化阴影效应，减少阴影区域的数据缺失。
图2：在 5 kV 加速电压、小于18 pA束流条件下采集的易荷电药物试样二次电子图像。
图3：完整 X 射线强度分布图展示了有效采集 X 射线信号的区域；右侧显示了对应的强度标尺，强度范围 0%（黑色）至 100%（红色）。XFlash FlatQUAD探测器的4元环形设计能够从具有复杂形貌的样品中采集信号，最大限度地减少了阴影效应和数据丢失，大幅削弱传统斜插式能谱探头普遍存在的阴影效应与信号缺失问题。