透射電子顯微鏡的樣品制備是一項較復(fù)雜的技術(shù),它對能否得到好的透射電子顯微鏡像或衍射譜是至關(guān)重要的。投射電鏡是利用樣品對如射電子的散射能力的差異而形成襯度的,這要求制備出對電子束“透明”的樣品,并要求保持高的分辨率和不失真。
透射電子顯微鏡樣品制備方法
透射電子顯微鏡樣品可分為:粉末樣品,薄膜樣品,金屬試樣的表面復(fù)型。不同的樣品有不同的制備手段。
1、粉末樣品
因為透射電子顯微鏡樣品的厚度一般要求在100nm以下,如果樣品厚于100nm,則先要用研缽把樣品的尺寸磨到100nm以下,然后將粉末樣品溶解在無水乙醇中,用超聲分散的方法將樣品盡量分散,然后用支持網(wǎng)撈起即可。
2、薄膜樣品
絕大多數(shù)的透射電子顯微鏡樣品是薄膜樣品,薄膜樣品可做靜態(tài)觀察,如金相組織;析出相形態(tài);分布,結(jié)構(gòu)及與基體取向關(guān)系,錯位類型,分布,密度等;也可以做動態(tài)原位觀察,如相變,形變,位錯運動及其相互作用。制備薄膜樣品分四個步驟:
①將樣品切成薄片(厚度100~200微米),對韌性材料(如金屬),用線鋸將樣品割成小于200微米的薄片;對脆性材料(如Si,GaAs,NaCl,MgO)可以刀將其解理或用金剛石圓盤鋸將其切割,或用超薄切片法直接切割。
?、谇懈畛?phi;3mm的圓片,用超聲鉆或puncher將φ3mm薄圓片從材料薄片上切下來。
?、垲A(yù)減薄,使用凹坑減薄儀可將薄圓片磨至10μm厚。用研磨機磨(或使用砂紙),可磨至幾十μm。
?、芙K減薄,對于導(dǎo)電的樣品如金屬,采用電解拋光減薄,這方法速度快,沒有機械損傷,但可能改變樣品表面的電子狀態(tài),使用的化學(xué)試劑可能對身體有害。
對非導(dǎo)電的樣品如陶瓷,采用離子減薄,用離子轟擊樣品表面,使樣品材料濺射出來,以達(dá)到減薄的目的。離子減薄要調(diào)整電壓,角度,選用適合的參數(shù),選得好,減薄速度快。離子減薄會產(chǎn)生熱,使樣品溫度升至100~300度,故用液氮冷卻樣品。樣品冷卻對不耐高溫的材料是非常重要的,否則材料會發(fā)生相變,樣品冷卻還可以減少污染和表面損傷。離子減薄是一種普適的減薄方法,可用于陶瓷,復(fù)合物,半導(dǎo)體,合金,界面樣品,甚至纖維和粉末樣品也可以離子減薄(把他們用樹脂拌合后,裝入φ3mm金屬管,切片后,再離子減薄)。也可以聚集離子術(shù)(FIB)對區(qū)域做離子減薄,但FIB很貴。
對于軟的生物和高分子樣品,可用超薄切片方法將樣品切成小于100nm的薄膜。這種技術(shù)的特點是樣品不會改變,缺點是會引進(jìn)形變。