TEM樣品的制備

1、整理課件tem樣品的制備樣品的制備組員：組員：XXXXXX 整理課件一、引言一、引言二、主要制備方法及其特點(diǎn)二、主要制備方法及其特點(diǎn) 1.1.支持膜法支持膜法 2.2.復(fù)型法復(fù)型法 3.3.薄膜制備法薄膜制備法 整理課件透射電鏡的制樣目的制樣目的：就是要使樣品做的很薄，以利于電子束的穿過。制樣方法：可以是粉碎；切片；研磨；減薄；分散，以及復(fù)型或染色等等。制樣使用的設(shè)備有：超薄切片機(jī)；真空鍍膜機(jī)；離子減薄儀等等。一、引言一、引言整理課件要求：要求： (1)供TEM分析的樣品必須對(duì)電子束是透明的，通常樣品觀察區(qū)域的厚度以控制在50300nm之間。 (2)所制得的樣品還必須具有代表性以真實(shí)反映所分析

2、材料的某些特征。因此，樣品制備時(shí)不可影響這些特征，如已產(chǎn)生影響則必須知道影響的方式和程度。 樣品制備整理課件TEM應(yīng)用的深度和廣度一定程度上取決于試樣制備技術(shù)。能否充分發(fā)揮電鏡的作用，樣品的制備是關(guān)鍵，必須根據(jù)不同儀器的要求和試樣的特征選擇適當(dāng)?shù)闹苽浞椒?。電子束穿透固體樣品的能力，主要取決于加速電壓V和樣品物質(zhì)的原子序數(shù)Z。一般V越高， Z越低，電子束可以穿透的樣品厚度越大。 比如對(duì)于透射電鏡常用的50100kV電子束來說，樣品的厚度控制在100200 nm為宜。整理課件常見透射電鏡樣品制備方法包括 支持膜法支持膜法 復(fù)型法復(fù)型法 薄膜制備法薄膜制備法 超薄切片法超薄切片法有機(jī)高分子材料必要時(shí)

3、還要: 染色染色 刻蝕刻蝕二、二、主要制備方法及其特點(diǎn)主要制備方法及其特點(diǎn)整理課件 粉末試樣和膠凝物質(zhì)水化漿體多采用此法。一般做法是將試樣載在一層支持膜上或包在薄膜中，該薄膜再用銅網(wǎng)承載。1 1、支持膜法、支持膜法整理課件l支持膜的作用是支撐粉末等試樣l銅網(wǎng)的作用是加強(qiáng)支持膜。l常用的銅網(wǎng)直徑為3mm，孔徑約有數(shù)十m整理課件支持膜材料必須具備的條件： 本身沒有結(jié)構(gòu)，對(duì)電子束的吸收不大，以免影響對(duì)試樣結(jié)構(gòu)的觀察； 顆粒度小，以提高樣品分辨率； 有一定的力學(xué)強(qiáng)度和剛度，能承受電子束的照射而不變形、破裂。整理課件常用的支持膜（復(fù)型）材料有常用的支持膜（復(fù)型）材料有：火棉膠火棉膠、聚乙酸甲基乙烯酯聚乙

4、酸甲基乙烯酯、碳碳、氧化鋁等氧化鋁等 上述材料除了單獨(dú)能做支持膜材料外，還上述材料除了單獨(dú)能做支持膜材料外，還可以在火棉膠等塑料支持膜上再鍍上一層碳膜，可以在火棉膠等塑料支持膜上再鍍上一層碳膜，以提高其以提高其強(qiáng)度強(qiáng)度和和耐熱性耐熱性。鍍碳后的支持膜稱為。鍍碳后的支持膜稱為加強(qiáng)膜加強(qiáng)膜。整理課件 支持膜上的粉末試樣要求高度分散，可根支持膜上的粉末試樣要求高度分散，可根據(jù)不同情況選用如下?lián)煌闆r選用如下分散方法分散方法： 1) 1) 包藏法包藏法：將適量微粒試樣加入制造支持膜的有將適量微粒試樣加入制造支持膜的有機(jī)溶液中，使之分散，再制成支持膜。機(jī)溶液中，使之分散，再制成支持膜。2) 2) 撒布

5、法撒布法：干燥分散的微粒試樣可以直接撒在支干燥分散的微粒試樣可以直接撒在支持膜表面，然后用手輕輕叩擊，或用超聲波儀進(jìn)行持膜表面，然后用手輕輕叩擊，或用超聲波儀進(jìn)行處理，去掉多余的微粒，剩下的就分散在支持膜上。處理，去掉多余的微粒，剩下的就分散在支持膜上。3) 3) 懸浮法懸浮法：以蒸餾水或有機(jī)劑作為懸浮劑，樣品以蒸餾水或有機(jī)劑作為懸浮劑，樣品制成懸浮液后滴在支持膜上，干后即成。不能使用制成懸浮液后滴在支持膜上，干后即成。不能使用對(duì)試樣或支持膜有溶解性的溶劑。對(duì)試樣或支持膜有溶解性的溶劑。整理課件4)4) 糊狀法：糊狀法： 用少量的懸浮劑和分散劑與微粒試樣調(diào)成糊狀，用少量的懸浮劑和分散劑與微粒試

6、樣調(diào)成糊狀，涂在金屬網(wǎng)的支持膜上，然后浸入懸浮液中或用懸涂在金屬網(wǎng)的支持膜上，然后浸入懸浮液中或用懸浮液沖洗，則殘留在支持膜上的試樣就達(dá)到浮液沖洗，則殘留在支持膜上的試樣就達(dá)到均勻分均勻分散散的目的。的目的。 用凡士林作微粒分散劑，用苯荼溶去凡士林，用凡士林作微粒分散劑，用苯荼溶去凡士林，也可得到良好的效果。對(duì)于在干燥、濕潤狀態(tài)易結(jié)也可得到良好的效果。對(duì)于在干燥、濕潤狀態(tài)易結(jié)團(tuán)的微粒試樣、油脂物質(zhì)內(nèi)的固體成分，可用此法。團(tuán)的微粒試樣、油脂物質(zhì)內(nèi)的固體成分，可用此法。5)5) 噴霧法噴霧法 凡用懸浮法在干燥過程中易產(chǎn)生凝聚的粉粒試凡用懸浮法在干燥過程中易產(chǎn)生凝聚的粉粒試樣，也可用特制的噴霧器將懸

7、浮液噴成極細(xì)的霧粒，樣，也可用特制的噴霧器將懸浮液噴成極細(xì)的霧粒，粘附在支持膜上。粘附在支持膜上。整理課件 a-a-白堊顆粒；白堊顆粒； b-b-聚苯乙烯塑料球聚苯乙烯塑料球 支持膜法透射電鏡圖像支持膜法透射電鏡圖像a ab整理課件2.2.復(fù)型法復(fù)型法在電鏡中易起變化的樣品和難以制成薄膜的試樣采用此方法。用對(duì)電子束透明的薄膜（碳、塑料、氧化物薄膜）把材料表面或斷口的形貌復(fù)制下來的一種間接樣品制備方法。復(fù)型材料和支持膜材料完全相同。表面顯微組織浮雕的復(fù)型膜，只能進(jìn)行形貌觀察和研究，不能研究試樣的成分分布和內(nèi)部結(jié)構(gòu)。整理課件 在材料研究中，復(fù)型法常用以下幾種：在材料研究中，復(fù)型法常用以下幾種： (

8、1) 塑料一級(jí)復(fù)型塑料一級(jí)復(fù)型 (2) 碳一級(jí)復(fù)型碳一級(jí)復(fù)型 (3) 塑料塑料- -碳二級(jí)復(fù)型碳二級(jí)復(fù)型 (4) 萃取復(fù)型萃取復(fù)型整理課件(1) 塑料一級(jí)復(fù)型塑料一級(jí)復(fù)型樣品上滴濃度為1%的火棉膠醋酸戍酯溶液或醋酸纖維素丙酮溶液，溶液在樣品表面展平，多余的用濾紙吸掉，溶劑蒸發(fā)后樣品表面留下一層100nm左右的塑料薄膜。樣品整理課件特點(diǎn)：特點(diǎn)： 可以用于金相組織的分析，其圖像與金相可以用于金相組織的分析，其圖像與金相顯微組織有極好的對(duì)應(yīng)性；顯微組織有極好的對(duì)應(yīng)性； 制備簡(jiǎn)便，對(duì)分析直徑為制備簡(jiǎn)便，對(duì)分析直徑為20nm20nm左右的細(xì)節(jié)左右的細(xì)節(jié)比較清晰；比較清晰； 只能做表面比較平整樣品的分析，

9、不適合只能做表面比較平整樣品的分析，不適合表面起伏較大的樣品；表面起伏較大的樣品； 分辨率低（分辨率低（101020nm20nm），電子束照射下），電子束照射下易易分解和破裂分解和破裂。整理課件（2）碳一級(jí)復(fù)型碳一級(jí)復(fù)型樣品放入真空鍍膜裝置中，將碳棒以垂直方向，向樣品表面蒸鍍一層厚度為1020nm的碳膜(其厚度通過潔白瓷片變?yōu)闇\棕色來控制)。然后針尖或小刀將碳膜劃成略小于電鏡銅網(wǎng)的小塊，最后把樣品放入配好的分離液中進(jìn)行電解或化學(xué)分離。特點(diǎn)：碳粒子小，分辨率達(dá)2nm；膜厚度均勻；導(dǎo)電、導(dǎo)熱性能較好；但相對(duì)較為復(fù)雜，拋離較難，樣品易遭到破壞。整理課件 碳一級(jí)復(fù)型與塑料一級(jí)復(fù)型比較：碳一級(jí)復(fù)型與塑料

10、一級(jí)復(fù)型比較： 1 1）碳膜的厚度基本相同，而塑料膜的上）碳膜的厚度基本相同，而塑料膜的上表面基本是平面，膜的厚度隨試樣位置不同表面基本是平面，膜的厚度隨試樣位置不同而異；而異； 2 2）塑料復(fù)型不破壞樣品，而碳復(fù)型樣品）塑料復(fù)型不破壞樣品，而碳復(fù)型樣品受到破壞；受到破壞； 3 3）碳復(fù)型的分辨率比塑料復(fù)型高；）碳復(fù)型的分辨率比塑料復(fù)型高； 4 4）塑料復(fù)型相比碳復(fù)型簡(jiǎn)便。）塑料復(fù)型相比碳復(fù)型簡(jiǎn)便。整理課件（3）塑料）塑料-碳二級(jí)復(fù)型碳二級(jí)復(fù)型用醋酸纖維膜（一般稱為AC紙）進(jìn)行一次復(fù)型，然后進(jìn)行二次碳復(fù)型，把一次復(fù)型溶去，得第二次復(fù)型,就稱為塑料-碳二級(jí)復(fù)型。整理課件1 1） 制樣簡(jiǎn)便；制樣簡(jiǎn)

11、便；2 2）不破壞試樣表面）不破壞試樣表面3 3）中間復(fù)型為塑料（較厚）較易剝離）中間復(fù)型為塑料（較厚）較易剝離塑料塑料-碳二級(jí)復(fù)型的特點(diǎn)碳二級(jí)復(fù)型的特點(diǎn)：整理課件整理課件（4）萃取復(fù)型（也稱抽取復(fù)型）萃取復(fù)型（也稱抽取復(fù)型）這是在三種復(fù)型基礎(chǔ)上發(fā)展起來的唯一能提供試樣本身信息的復(fù)型。用碳薄膜把經(jīng)過深度侵蝕（溶去部分基體）試樣表面的第二相粒子黏附下來。特點(diǎn)：既復(fù)制表面形貌，又保持第二相分布狀態(tài)，并可通過電子衍射確定物相。兼顧了復(fù)型膜和薄膜的優(yōu)點(diǎn)。這種復(fù)型分辨率跟塑料復(fù)型差不多，也能達(dá)到10nm.整理課件整理課件3 3、薄膜制備法、薄膜制備法 以上我們介紹的復(fù)型法，分辨能力比較低，因此，不能充分

12、發(fā)揮投射電鏡高分辨率(0.20.3nm)的效能。因此，發(fā)展了薄膜樣品的制備方法。 在金屬研究方面，其發(fā)展尤為迅速；目前在陶瓷等硅酸鹽材料學(xué)（甚至包括水泥熟料）以及巖礦石方面也有所進(jìn)展。整理課件塊狀材料多采用此方法。通過減薄制成對(duì)電子束透明的薄膜樣品。薄膜樣品制備方法要求：（1）不引起材料組織的變化；（2）足夠薄，否則將引起薄膜內(nèi)不同層次圖象的重迭，干擾分析；（3）薄膜應(yīng)具有一定的強(qiáng)度，具有較大面積的透明區(qū)域；（4）制備過程應(yīng)易于控制，有一定的重復(fù)性，可靠性。整理課件（1 1）化學(xué)腐蝕法）化學(xué)腐蝕法 在合適的浸蝕下均勻薄化晶體片獲得薄膜。這只在合適的浸蝕下均勻薄化晶體片獲得薄膜。這只適用于適用于

13、單晶單晶。（2 2）電解拋光法）電解拋光法 選擇合適的電解液及相應(yīng)的拋光制度均勻薄化晶選擇合適的電解液及相應(yīng)的拋光制度均勻薄化晶體片，然后在晶體片穿孔周圍獲得薄膜。這個(gè)方法是體片，然后在晶體片穿孔周圍獲得薄膜。這個(gè)方法是薄化金屬的薄化金屬的常用方法常用方法。分解法（減薄法）分五種：分解法（減薄法）分五種： 薄膜樣品制備有許多方法，如沉淀法、塑性變形薄膜樣品制備有許多方法，如沉淀法、塑性變形法和法和分解法分解法等，這邊簡(jiǎn)單介紹分解法。等，這邊簡(jiǎn)單介紹分解法。整理課件（3 3） 噴射電解拋光噴射電解拋光 將電解液利用機(jī)械噴射方法噴到試樣上將其薄化將電解液利用機(jī)械噴射方法噴到試樣上將其薄化成薄膜。這

14、種方法所獲得的薄膜與大塊樣品組織、結(jié)成薄膜。這種方法所獲得的薄膜與大塊樣品組織、結(jié)構(gòu)相同，但設(shè)備較為復(fù)雜。構(gòu)相同，但設(shè)備較為復(fù)雜。（4 4） 離子轟擊法離子轟擊法 此法利用適當(dāng)能量的離子束，轟擊晶體，均勻地此法利用適當(dāng)能量的離子束，轟擊晶體，均勻地打出晶體原子而得到薄膜。離子轟擊裝置儀器復(fù)雜，打出晶體原子而得到薄膜。離子轟擊裝置儀器復(fù)雜，薄化時(shí)間長(zhǎng)。但這是薄化無機(jī)非金屬材料和非導(dǎo)體礦薄化時(shí)間長(zhǎng)。但這是薄化無機(jī)非金屬材料和非導(dǎo)體礦物物唯一有效唯一有效的方法。的方法。整理課件 上述幾種方法都要先將樣品預(yù)先減薄，一般上述幾種方法都要先將樣品預(yù)先減薄，一般需經(jīng)歷以下二個(gè)步驟：需經(jīng)歷以下二個(gè)步驟： 第一

15、步第一步，從大塊試樣上切取厚度小于，從大塊試樣上切取厚度小于0.5mm0.5mm的的“薄塊薄塊”，一般用砂輪片、金屬絲鋸，一般用砂輪片、金屬絲鋸( (以酸液或以酸液或磨料液體循環(huán)浸潤磨料液體循環(huán)浸潤) )或電火花切割等方法；或電火花切割等方法； 第二步第二步，利用機(jī)械研磨、化學(xué)拋光或電解拋光，利用機(jī)械研磨、化學(xué)拋光或電解拋光把把“薄塊薄塊”減薄成減薄成0.1mm0.1mm的的“薄片薄片”。最后才用。最后才用上述的電解拋光和離子轟擊等技術(shù)將上述的電解拋光和離子轟擊等技術(shù)將“薄片薄片”制成厚度小于制成厚度小于500nm500nm的薄膜。的薄膜。整理課件 薄膜樣品的制備比薄膜樣品的制備比支持膜法支持

16、膜法和和復(fù)型法復(fù)型法復(fù)雜和復(fù)雜和困難得多。之所以采用如此繁雜的制備過程，困難得多。之所以采用如此繁雜的制備過程，目的全在于盡量避免或減少減薄過程引起的組目的全在于盡量避免或減少減薄過程引起的組織結(jié)構(gòu)變化，所以應(yīng)力求織結(jié)構(gòu)變化，所以應(yīng)力求不用不用或或少用少用機(jī)械方法。機(jī)械方法。只有確保在最終減薄時(shí)能夠完全去除這種損傷只有確保在最終減薄時(shí)能夠完全去除這種損傷層的條件下才可使用層的條件下才可使用( (研究表明，即使是最細(xì)致研究表明，即使是最細(xì)致的機(jī)械研磨，應(yīng)變損傷層的深度也達(dá)數(shù)十微米的機(jī)械研磨，應(yīng)變損傷層的深度也達(dá)數(shù)十微米) )。整理課件l 用用超薄切片機(jī)超薄切片機(jī)可獲得可獲得50nm50nm左右的薄樣品。左右的薄樣品。l 主要用于生物試樣的薄片制備和比較軟的無機(jī)材料主要用于生物試樣的薄片制備和比較軟的無機(jī)材料l 研究大塊聚合物樣品的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，可采用研究大塊聚合物樣品的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，可采用超薄切片超薄切片法制樣法制樣l 通常的聚合物是由輕元素組成。因此反射電子能力通常的聚合物是由輕元素組成。因此反射電子能力差，圖像襯度小，由超薄切片得到的試樣差，圖像襯度小，由超薄切片得到的試樣還不能還不能直直接用透射電鏡觀察，還需要用接用透射電鏡觀察，還需要用染色或蝕刻染色或蝕刻的方法來的方法來提