專(zhuān)利名稱(chēng)：一種透射電鏡粉末試樣的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種透射電鏡用試樣的制備方法，特別是涉及一種透射電鏡粉末試樣的制備方法。
背景技術(shù)：
研究材料的微觀形貌、結(jié)構(gòu)，透射電子顯微鏡是重要的、有力的研究手段之一，但是在透射電鏡上觀察樣品的前提之一是制備出適合電鏡觀察的樣品。透射電鏡觀察到的樣品的圖像質(zhì)量以及其它樣品信息與試樣厚度息息相關(guān)，而電子的穿透能力弱，所以一般要求透射電鏡樣品厚度非常薄，通常試樣厚度在IOOnm以下，高分辨觀察時(shí)甚至要求樣品厚度在20nm乃至IOnm以下，這樣就給透射電鏡制樣工作帶來(lái)了很大的難度。對(duì)于透射電鏡分析，有很大一部分時(shí)間和精力都花在了制樣上，可以說(shuō)制樣的好壞直接關(guān)系到樣品分析的成敗。目前對(duì)于粉末樣品，制樣方法基本上就是研磨，然后溶劑分散，再滴于載網(wǎng)或超薄碳膜之上，在電鏡下尋找大小適當(dāng)?shù)念w粒進(jìn)行觀察分析，或者在大顆粒邊角處尋找薄區(qū)觀察。 這種方法對(duì)于易于研磨粉碎的顆粒尚可使用，對(duì)某些金屬或者合金顆粒則很難用研磨的辦法減薄，達(dá)到透射電鏡分析的要求，而尋找大顆粒邊緣觀察，則可供觀察到區(qū)域很小，難以觀察顆粒內(nèi)部形貌和結(jié)構(gòu)。對(duì)于一些復(fù)合顆?；蛘哳w粒本身有一定幾何形狀的，則無(wú)法制備出適合觀察的樣品。文獻(xiàn)中還有一種是將金屬或者合金粉末用化學(xué)沉積或者電鍍包埋的方法包覆起來(lái)，然后再減薄，但是一旦遇到容易與電鍍液發(fā)生反應(yīng)的顆粒，一方面制樣變得困難，另一方面試樣容易受到污染，為隨后的透射電鏡觀察帶來(lái)困難，甚至影響隨后電鏡分析的真實(shí)性。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于設(shè)計(jì)一種透射電鏡粉末試樣的制備方法，它針對(duì)現(xiàn)有透射電鏡制樣中存在的部分粉末制樣困難、觀察區(qū)域受限、易于污染等難點(diǎn)，提供一種制作成功率高、適應(yīng)性強(qiáng)的電鏡試樣制備方法。本發(fā)明的技術(shù)方案是一種透射電鏡粉末試樣的制備方法，其特征在于它由以下步驟構(gòu)成(1)將一可溶性單晶材料，按其解理面切出表面平整的一塊晶體；(2)將一個(gè)嶄新平整電鏡載網(wǎng)放置于步驟(1)中切下的單晶塊上；C3)將待觀察的粉末樣品用無(wú)水乙醇超聲分散，超聲時(shí)間5 30分鐘，取適量分散好的液體滴于載網(wǎng)之上，然后自然風(fēng)干；(4)采用磁控濺射技術(shù)，用上述滴有待分析顆粒的單晶做為襯底，濺射沉積一層金屬薄膜，用所沉積的薄膜將待分析顆粒包覆固定于載網(wǎng)之上；(5)濺射完畢之后，將單晶襯底取出，放入水中，薄膜自然脫落，沿著載網(wǎng)邊緣將濺射薄膜剪掉；(6)將固定有待分析顆粒的載網(wǎng)放入離子減薄儀，使用小角度束流減薄，直至減漏為止；待樣品中心穿孔后即可取下放入電鏡中觀察。上述所說(shuō)的步驟(1)中的可溶性單晶材料為NaCl或KC1，單晶尺寸為IOmm 20_X10mm 20_，厚度為1 2_，使用(100)或者(111)解理面。上述所說(shuō)的步驟O)中載網(wǎng)在使用之前用丙酮或者無(wú)水乙醇超聲清洗5 10分鐘，去除油污后風(fēng)干；取拿載網(wǎng)時(shí)輕拿輕放，以保證載網(wǎng)平整無(wú)翹曲，放置于NaCl襯底之上可以緊緊貼于NaCl之上，之間無(wú)間隙。上述所說(shuō)的步驟⑷磁控濺射鍍膜時(shí)本底真空為0. 5X KT3Pa 5X 10_3Pa，工作氣體為Ar，氣壓為0. 5 2. OPa,濺射靶為Cu、Al、Ag、Cr或Ti金屬，靶材直徑60 80_， 濺射功率為100 500W，濺射時(shí)間為0. 5 3小時(shí)，襯底溫度為室溫。上述所說(shuō)的步驟(4)磁控濺射鍍膜時(shí)，如果所包覆的待測(cè)顆粒比較大，為保證顆粒被濺射薄膜穩(wěn)定固定于載網(wǎng)之上，在將載網(wǎng)從襯底之上取下來(lái)后可以將載網(wǎng)上下面反轉(zhuǎn)，再濺射鍍膜一定時(shí)間，確保待測(cè)顆粒被完全包覆于薄膜之中。上述所說(shuō)的步驟(6)離子減薄過(guò)程中離子束能量為5. OkeV，角度為3 7度，時(shí)間為0. 5 10小時(shí)，在樣品減薄穿孔時(shí)將離子能量減小至^ceV進(jìn)行5 30分鐘轟擊清洗， 將附著在樣品上的包覆材料清洗掉。上述所說(shuō)的電鏡載網(wǎng)為銅、鎳、鎢、鉬或金，網(wǎng)孔為100 500目。本發(fā)明的優(yōu)越性1、用于分散待測(cè)樣品的乙醇為無(wú)水乙醇，防止含水乙醇中的水溶解單晶襯底；2、使用載網(wǎng)旨在為薄膜固定樣品提供支撐，否則在離子減薄過(guò)程中濺射薄膜容易破碎，導(dǎo)致制樣失敗；若是直接濺射沉積較厚薄膜用以固定及支撐樣品，一方面沉積時(shí)間增加，另一方面隨后的離子減薄時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，增加制樣成本；3、電鏡載網(wǎng)一般為銅、鎳、 鎢、鉬、金等金屬，通常選擇在電鏡下容易與樣品區(qū)分的載網(wǎng)；4、載網(wǎng)內(nèi)小孔孔徑要遠(yuǎn)大于待分析顆粒尺寸，確保大部分待分析顆粒都在孔中，濺射沉積薄膜后，顆粒被固定于載網(wǎng)小孔中；5、離子減薄過(guò)程中離子束能量為5. OkeV,角度為3 7度，在樣品減薄穿孔時(shí)將離子能量減小至^eV進(jìn)行短時(shí)間轟擊清洗，將附著在樣品上的包覆材料清洗掉，否則所鍍薄膜膜材料或者載網(wǎng)材料的小粒子可能粘在待分析樣品之上，影響觀察分析；6、該方法解決了許多顆粒大、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、不易粉碎或者不能粉碎粉末樣品的制樣苦難，解決了觀察區(qū)域受限，制樣容易污染的問(wèn)題，是一種制樣成功率高，適應(yīng)性強(qiáng)的制樣方法。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例1 一種透射電鏡粉末試樣的制備方法，其特征在于它由以下步驟構(gòu)成(1)取一個(gè)NaCl單晶，沿其(100)面用小刀切下兩塊厚度約1. 0 1. 5mm的薄片， 新鮮斷面朝上放置備用；(2)取一嶄新市售銅電鏡載網(wǎng)，網(wǎng)孔300目，放入無(wú)水乙醇中超聲清洗10分鐘，用鑷子撈出，風(fēng)干后放置于切好的NaCl單晶片上；(3)將待分析的!^e2O3顆粒用無(wú)水乙醇分散，超聲10分鐘，用滴管吸取超聲分散好的液體滴到NaCl單晶上的銅網(wǎng)之上，根據(jù)溶液的濃度大小，滴2 4滴即可，之后使樣品自然風(fēng)干；(4)采用磁控濺射技術(shù)，以上述滴有!^e2O3微顆粒的銅網(wǎng)為襯底進(jìn)行磁控濺射鍍膜；磁控濺射鍍膜時(shí)本底真空為3X10_3Pa，工作氣體為Ar，氣壓為1. OPa，濺射靶材為金屬
4銅，靶材直徑80mm，濺射功率為200W，濺射時(shí)間為1小時(shí)，襯底溫度為室溫；(5)濺射完畢之后，將NaCl襯底取出，放入水中，薄膜自然脫落，沿著載網(wǎng)邊緣將濺射薄膜剪掉，風(fēng)干待用；(6)將固定有!^e2O3顆粒的銅網(wǎng)沿其原有邊緣修整成直徑為3mm的圓形，放入離子減薄儀進(jìn)行離子減??；離子減薄過(guò)程中離子束能量為5. OkeV,角度為4度，時(shí)間為2小時(shí)， 在樣品減薄即將穿孔時(shí)將離子能量減小至^eV進(jìn)行10分鐘轟擊清洗，將可能附著在樣品上的銅包覆材料清洗掉；(7)將中心穿孔的銅網(wǎng)試樣裝入透射電鏡，進(jìn)行電鏡觀察。由于有銅網(wǎng)作為支撐，樣品有足夠的強(qiáng)度，便于鑷子取拿，F(xiàn)e2O3顆粒被濺射出來(lái)的銅固定于銅網(wǎng)孔的邊緣和中間，使用小角度離子減薄，銅網(wǎng)中心有大片薄區(qū)，從中選擇被減薄的!^e2O3顆粒進(jìn)行觀察。實(shí)施例2 —種透射電鏡粉末試樣的制備方法，其特征在于它由以下步驟構(gòu)成(1)取一個(gè)NaCl單晶，沿其(100)面用小刀切下兩塊厚度約1. 0 1. 5mm的薄片， 新鮮斷面朝上放置備用；(2)取一嶄新市售銅電鏡載網(wǎng)，網(wǎng)孔300目，放入無(wú)水乙醇中超聲清洗10分鐘，用鑷子撈出，風(fēng)干后放置于切好的NaCl單晶片上；(3)將待分析的鍍有鋁膜的碳化硅復(fù)合顆粒用無(wú)水乙醇分散，超聲10分鐘，用滴管吸取超聲分散好的液體滴到NaCl單晶上的銅網(wǎng)之上，根據(jù)溶液的濃度大小，滴2 4滴即可，之后使樣品自然風(fēng)干；(4)采用磁控濺射技術(shù)，以上述滴有碳化硅復(fù)合微顆粒的銅網(wǎng)為襯底進(jìn)行磁控濺射鍍膜，磁控濺射鍍膜時(shí)本底真空為3X10_3Pa，工作氣體為Ar，氣壓為l.OPa，濺射靶材為金屬銅，靶材直徑80mm，濺射功率為200W，濺射時(shí)間為1小時(shí)，襯底溫度為室溫；(5)為保證顆粒被濺射薄膜固定于載網(wǎng)之上，在將載網(wǎng)從NaCl單晶襯底之上取下來(lái)后將載網(wǎng)上下面反轉(zhuǎn)，放置于另外一塊NaCl襯底之上，再濺射鍍膜1小時(shí)，條件同上，確保待測(cè)顆粒被完全包覆于薄膜之中，濺射完畢之后，將NaCl襯底取出，放入水中，薄膜自然脫落；(6)將固定有碳化硅復(fù)合顆粒的銅網(wǎng)沿其原有邊緣修整成直徑為3mm的圓形，風(fēng)干后放入離子減薄儀進(jìn)行離子減薄；離子減薄過(guò)程中離子束能量為5. OkeV,角度為4度，減薄時(shí)間為4小時(shí)，在樣品減薄即將穿孔時(shí)將離子能量減小至^eV進(jìn)行10分鐘轟擊清洗，將可能附著在樣品上的銅包覆材料清洗掉。使用小角度離子減薄，銅網(wǎng)中心有大片薄區(qū)，從中選擇被減薄的碳化硅復(fù)合顆粒進(jìn)行觀察，利用高分辨電鏡可以分辨出包覆材料銅，薄膜材料鋁以及碳化硅顆粒，從而實(shí)現(xiàn)顆粒鍍膜的透射電鏡觀察。
權(quán)利要求
1.一種透射電鏡粉末試樣的制備方法，其特征在于它由以下步驟構(gòu)成(1)將一可溶性單晶材料，按其解理面切出表面平整的一塊晶體；(2)將一個(gè)嶄新平整電鏡載網(wǎng)放置于步驟(1)中切下的單晶塊上；(3)將待觀察的粉末樣品用無(wú)水乙醇超聲分散，超聲時(shí)間5 30分鐘，取適量分散好的液體滴于載網(wǎng)之上，然后自然風(fēng)干；(4)采用磁控濺射技術(shù)，用上述滴有待分析顆粒的單晶做為襯底，濺射沉積一層金屬薄膜，用所沉積的薄膜將待分析顆粒包覆固定于載網(wǎng)之上；(5)濺射完畢之后，將單晶襯底取出，放入水中，薄膜自然脫落，沿著載網(wǎng)邊緣將濺射薄膜剪掉；(6)將固定有待分析顆粒的載網(wǎng)放入離子減薄儀，使用小角度束流減薄，直至減漏為止；待樣品中心穿孔后即可取下放入電鏡中觀察。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所說(shuō)的一種透射電鏡粉末試樣的制備方法，其特征在于所說(shuō)的步驟(1)中的可溶性單晶材料為NaCl或KC1，單晶尺寸為IOmm 20mmXIOmm 20mm，厚度為 1 2讓?zhuān)褂?100)或者(111)解理面。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所說(shuō)的一種透射電鏡粉末試樣的制備方法，其特征在于所說(shuō)的步驟(2)中載網(wǎng)在使用之前用丙酮或者無(wú)水乙醇超聲清洗5 10分鐘，去除油污后風(fēng)干；取拿載網(wǎng)時(shí)輕拿輕放，以保證載網(wǎng)平整無(wú)翹曲，放置于NaCl襯底之上可以緊緊貼于NaCl之上， 之間無(wú)間隙。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所說(shuō)的一種透射電鏡粉末試樣的制備方法，其特征在于所說(shuō)的步驟 ⑷磁控濺射鍍膜時(shí)本底真空為0. 5 X 10 5X 10_3Pa，工作氣體為Ar，氣壓為0. 5 2. OPa，濺射靶為Cu、Al、Ag、Cr或Ti金屬，靶材直徑60 80mm，濺射功率為100 500W， 濺射時(shí)間為0. 5 3小時(shí)，襯底溫度為室溫。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所說(shuō)的一種透射電鏡粉末試樣的制備方法，其特征在于所說(shuō)的步驟 (4)磁控濺射鍍膜時(shí)，如果所包覆的待測(cè)顆粒比較大，為保證顆粒被濺射薄膜穩(wěn)定固定于載網(wǎng)之上，在將載網(wǎng)從襯底之上取下來(lái)后可以將載網(wǎng)上下面反轉(zhuǎn)，再濺射鍍膜一定時(shí)間，確保待測(cè)顆粒被完全包覆于薄膜之中。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所說(shuō)的一種透射電鏡粉末試樣的制備方法，其特征在于所說(shuō)的步驟 (6)離子減薄過(guò)程中離子束能量為5. OkeV,角度為3 7度，時(shí)間為0. 5 10小時(shí)，在樣品減薄穿孔時(shí)將離子能量減小至^eV進(jìn)行5 30分鐘轟擊清洗，將附著在樣品上的包覆材料清洗掉。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所說(shuō)的一種透射電鏡粉末試樣的制備方法，其特征在于所說(shuō)的電鏡載網(wǎng)為銅、鎳、鎢、鉬或金，網(wǎng)孔為100 500目。
全文摘要
一種透射電鏡粉末試樣的制備方法為將一可溶性單晶材料，按其解理面切出表面平整的一塊晶體；將電鏡載網(wǎng)放置于切下的單晶塊上；將待觀察的粉末樣品用無(wú)水乙醇超聲分散，取適量分散好的液體滴于載網(wǎng)之上，自然風(fēng)干；采用磁控濺射技術(shù)，濺射沉積一層金屬薄膜，用所沉積的薄膜將待分析顆粒包覆固定于載網(wǎng)之上；濺射完畢之后，沿著載網(wǎng)邊緣將濺射薄膜剪掉；將固定有待分析顆粒的載網(wǎng)放入離子減薄儀減薄，直至減漏為止；待樣品中心穿孔后即可取下放入電鏡中觀察。該方法解決了許多顆粒大、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、不易粉碎或者不能粉碎粉末樣品的制樣困難，解決了觀察區(qū)域受限，制樣容易污染的問(wèn)題，是一種制樣成功率高，適應(yīng)性強(qiáng)的制樣方法。
文檔編號(hào)G01N1/28GK102200497SQ201010131319
公開(kāi)日2011年9月28日 申請(qǐng)日期2010年3月24日 優(yōu)先權(quán)日2010年3月24日
發(fā)明者王莉, 范洪濤 申請(qǐng)人:國(guó)家納米技術(shù)與工程研究院