一種微米級顆粒透射電子顯微鏡樣品的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及電鏡樣品制備技術(shù)，具體涉及一種微米級顆粒透射電子顯微鏡樣品的制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]透射電子顯微鏡TEM是利用穿透樣品的電子束成像，能夠以原子尺度的分辨能力，提供材料的顯微組織、結(jié)構(gòu)、成分等多方面的信息，其在現(xiàn)代科學(xué)、工程技術(shù)以及生物醫(yī)用等許多領(lǐng)域得到日益廣泛的應(yīng)用。由于電子束的穿透能力比較低，TEM要求樣品對于電子束是“透明”的，通常樣品觀察區(qū)域的厚度以控制在10nm以下為宜，這給TEM樣品制備帶來一定的困難。
[0003]TEM樣品制備的方法很多，主要取決于材料類型和所要獲取的信息。對于納米級顆粒材料而言，電子束能夠穿透樣品，因此制樣方法比較簡單。常用的制樣方法是取少許的樣品，置于酒精或其他溶劑中，用超聲波分散后滴到支持膜或微柵上，干燥后便可以進行TEM觀察了。而對于微米級顆粒樣品，電子束不能夠穿透，無法采用納米級顆粒的簡單制樣方法。常用的方法是包埋法，主要步驟是:用環(huán)氧樹脂膠將顆粒樣品混合均勻，包埋到外徑3mm的銅管中，固化后切割薄片，再進行研磨、凹坑、離子減薄。這種制樣方法比較復(fù)雜，而且在樣品包埋到銅管的過程中常會由于有氣泡而形成孔洞，這會影響后續(xù)的離子減薄而導(dǎo)致制樣失敗。另外還可以選擇超薄切片法，但對于較硬的微米級顆粒樣品來說，超薄切片常會弓丨入應(yīng)力而影響TEM觀察。因此，現(xiàn)有的制備微米級顆粒TEM樣品的工藝過程復(fù)雜，制樣成功率低。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為了解決微米級顆粒TEM樣品在傳統(tǒng)制樣技術(shù)中存在的缺點，結(jié)合一般TEM實驗室的制樣條件，本發(fā)明提供一種簡單快捷、實用性強的微米級顆粒TEM樣品的制備方法，同時提高了制樣成功率。
[0005]本發(fā)明的目的在于提供一種微米級顆粒透射電子顯微鏡樣品的制備方法。
[0006]本發(fā)明的微米級顆粒透射電子顯微鏡樣品的制備方法，包括以下步驟:
[0007]I)制備用于固化樣品的凹槽:
[0008]在平板上加工出用于固化樣品的凹槽，備用；
[0009]2)固化處理微米級顆粒樣品:
[0010]將待測試的微米級顆粒樣品均勻地混合在固化膠中，然后填充到步驟I)中的凹槽中，然后放到加熱臺上加熱固化，固化后冷卻至室溫，從凹槽中取出，得到固化好的片狀塊體樣品；
[0011]3)研磨及拋光塊體樣品:
[0012]將步驟2)中得到的片狀塊體樣品的一個表面用熱熔膠粘到研磨TEM樣品專用的樣品托上，進行手工研磨及拋光，然后對另一個表面進行同樣地手工研磨及拋光，直至厚度在30微米以下，得到樣品薄片；
[0013]4)粘支持環(huán)及修整樣品:
[0014]將步驟3)中研磨及拋光好的樣品薄片的另一個表面用固化粘接劑粘上一個或多個支持環(huán)，若粘有多個支持環(huán)，則多個支持環(huán)之間互不接觸，然后將一個表面用熱熔膠粘有樣品托且另一個表面用固化粘結(jié)劑粘有支持環(huán)的樣品薄片放到加熱臺上加熱，固化粘接劑固化從而將樣品薄片與支持環(huán)牢固粘接，同時，熱熔膠熔化從而將樣品薄片與樣品托分離，從樣品托上取下粘接有支持環(huán)的樣品薄片，用刀片將樣品薄片按照支持環(huán)進行切割，得到一個或多個獨立的粘接支持環(huán)的小塊的樣品薄片，然后放入有機溶液中浸泡，除去樣品薄片表面的熱熔膠，再從有機溶液中取出樣品薄片，進行修整，將每個支持環(huán)外面的多余部分切掉，得到一個或多個修整好的粘接支持環(huán)的樣品薄片；
[0015]5)離子減薄樣品:
[0016]將步驟4)中得到的修整好的粘接有支持環(huán)的樣品薄片進行離子減薄，直至在中心穿出一個小孔，即可獲得微米級顆粒TEM樣品，從而進行TEM觀察。
[0017]其中，在步驟I)中，平板采用不與固化膠粘結(jié)的材料，如聚四氟乙烯；凹槽的深度在I?3mm之間，凹槽的徑向尺寸在5?15mm之間。固化膠可采用G-1環(huán)氧樹脂膠、G-2環(huán)氧樹脂膠和M-bond 610膠中的一種。
[0018]在步驟2)中，在加熱臺上加熱固化2小時以上。
[0019]在步驟4)中，放到加熱臺上加熱的時間在3?8分鐘之間；在有機溶液中浸泡的時間在20?40分鐘之間。
[0020]在步驟5)中，離子減薄出的小孔的孔徑與離子減薄儀器及微米級薄片樣品的材料類型有關(guān)。
[0021]本發(fā)明的優(yōu)點:
[0022]本發(fā)明先在平板上加工出凹槽，然后將混合有微米級顆粒樣品的固化膠填充到凹槽中進行加熱固化，冷卻后取出，得到片狀塊體樣品，在樣品托上對片狀塊體樣品的兩個表面進行手工研磨及拋光得到樣品薄片，然后用固化粘結(jié)劑粘支持環(huán)，加熱去掉樣品托，同時使支持環(huán)固化粘接在樣品薄片上，再修整好樣品，最后進行離子減薄得到微米級顆粒TEM樣品；本發(fā)明的制備方法，操作工藝簡單，使用的制樣設(shè)備和技術(shù)成熟，制樣成功率高，實用性強，適合于多種微米級顆粒樣品的制備。
【附圖說明】
[0023]圖1為本發(fā)明的微米級顆粒透射電子顯微鏡樣品的制備方法的流程圖；
[0024]圖2為根據(jù)本發(fā)明的微米級顆粒透射電子顯微鏡樣品的制備方法得到的修整好的粘接支持環(huán)的樣品薄片的示意圖，其中，(a)為支持環(huán)在上面的示意圖，(b)為支持環(huán)在下面的示意圖；圖3為根據(jù)本發(fā)明的微米級顆粒透射電子顯微鏡樣品的制備方法得到的微米級顆粒TEM樣品的TEM圖像，其中，(a)為微米級碳顆粒TEM樣品的低倍TEM明場像，(b)為微米級碳顆粒TEM樣品的高倍TEM明場像，(c)為對應(yīng)的選區(qū)電子衍射花樣圖，(d)為對應(yīng)的能譜圖。
【具體實施方式】
[0025]下面結(jié)合附圖，通過實施例對本發(fā)明做進一步說明。
[0026]本實施例的微米級顆粒透射電子顯微鏡樣品的制備方法，如圖1所示，包括以下步驟:
[0027]I)制備用于固化樣品的凹槽:
[0028]在平板