1、2.1表面復型技術表面復型技術1.透射電子顯微鏡利用穿透樣品的電子束成像，這勢必要求被觀察的樣品對于入射電子束是透明的。2.金屬樣品適宜樣品的厚度約為200nm。3.用于制備復型的材料必須是無結構（非晶體）。常用的復型材料多為塑料和真空蒸發沉積碳膜。透射電鏡的成像要求及原因：20世紀40年代才出現表面“復型”技術，即把金相式樣表面經浸蝕產生纖維組織浮雕，并復制到薄膜上，把復制薄膜放在電子透鏡下觀察，這是電子顯微透鏡觀察金相組織提供了可能。分類：根據制備方法和所用材料可分為塑料一級復型，碳一級復型，塑料-碳一級復型和抽取復型。 在研究材料表面和纖維組織時，為了得到更好的效果，應：1.首先制備好金

2、相組織，表面必須仔細拋光。2.要注意各種復型方法對于樣品表面浮雕的復制能力，只能復制大于材料尺寸的顯微組織細節，其中碳一級的分辨率最高為2nm，塑料的為10nm，碳-塑料取決于塑料。 2.1.1一級復型一級復型 一級復型方法有三種：塑料，碳氧化物復型，氧化物復型為鋁和氧化鋁。一塑料一級復型塑料一級復型是最簡單的一種復型，是用預先配置好的塑料溶液在一浸蝕好的金相式樣上直接澆注而成。制備方法：1.用滴管在金相式樣表面放異地塑料溶液，用玻璃棒刮平，干燥，形成100nm的塑料薄膜，其浮凸與金相式樣表面正好相反，又稱負復型。2.在透明紙上放上略小于樣品鋼網，是起邊緣占到膠紙上。3.把沾有樣品的銅網膠紙貼

3、在干燥塑料表面，利用膠紙的粘性把塑料體積復型從金相式樣表面粘下來4.用針尖和小刀在銅網邊緣劃一圈，將塑料薄膜表面劃開，再用鑷子把樣品銅網連同貼附在它上面的塑料一級復型取下，即可放到透射電鏡下觀察。能否順利的使復型從金相樣品剝離下來是制備的關能否順利的使復型從金相樣品剝離下來是制備的關鍵。鍵。碳一級復型碳一級復型制備方法：1.在真空鍍膜裝置中，以垂直方向在已浸蝕好的金相式樣表面上蒸發沉積一層厚度10nm的碳膜。（噴碳）2.用針尖或小刀吧噴過碳的金相式樣表面劃成略小于樣品的銅網方格，然后浸入適當的化學劑中做第二次浸蝕或電解拋光，是碳膜與金相式樣表面分離。3.用樣品銅網將碳復型撈起烘干即可放到透射電

4、子顯微鏡下觀察。塑料塑料-碳二級復型碳二級復型 塑料-碳二級復型是目前最常用的復型方法之一，它具有塑料一級復型和碳一級復型的某些優點，在材料研究領域，主要用于金相和端口形貌的觀察。制備方法：1.在經過浸蝕的金相式樣表面上放一倆滴丙酮，然后貼上一塊醋酸纖維薄膜，注意不要留下氣泡和褶皺。2.接下已經干燥的塑料復型，減去周圍多余的部分，然后將復制面朝上平整的貼在襯有紙片的膠紙上。3.將固定好的塑料復型放在真空鍍膜裝置中，先以傾斜方向投射重金屬，再以垂直方向噴碳。4.把復合型剪成略小于銅網的小塊，將生物切片石蠟熔化后滴在小玻璃片上，然后將小方塊噴碳一面貼在灼熱的小玻璃片上的石蠟上，待玻璃片冷卻和石蠟凝

5、固后，反復在盛有丙酮和醋酸甲酯的有蓋容器中。5.用銅網制成的小勺把第二級復型轉移到清潔的丙酮中洗滌；最后轉移到蒸餾水中，依靠水的表面張力使二級復型平展并漂浮在水面上，再用鑷子夾住樣品銅網，吧第二級復型平面平展并漂浮在水上，再用鑷子夾住樣品銅網，吧第二級復型撈起來，放到濾紙上，干燥即可供觀察。優點：1.制備過程中不損害金相式樣原始表面，可以重復制備2.對粗糙的斷口樣品，剝離也比較容易，膜也不易損害3.供觀察的第二級復型是碳膜，導熱導電性好，在電子束照射下比較穩定。4.提高了復型圖像的襯度，有利于判別表面的凹凸狀況。2.1.3抽取復型抽取復型l抽取復型是對一級復型稍加改進的方法，它不僅能用復型顯示

6、樣品表面浮凸而且可用膜抽取出某些細小的組成相，如某些第二相粒子，并保持它們在樣品的原有分布，它的最大優點l是除了在電子透鏡下觀察這些粒子并且還能通過電子衍射確定其他相，目前常用碳蒸發膜。制備方法：制備方法：1.選擇合適的浸蝕劑，使其溶解樣品的機體材料比第二相粒子要快，以致這些粒子突出于樣品表面2.在深浸蝕的過程中的金相式樣表面上，蒸發沉積一層較厚的碳膜，然后用針尖或小刀把碳膜劃成小于樣品的銅網的小方塊。3.將噴碳，劃過個的式樣放到盛有浸蝕劑的器皿中進行二次浸蝕，是基體材料進一步溶解，這樣使碳膜連同突出樣品表面的第二相粒子與基體分離4.將分離后的碳膜轉移到某種化學試劑中洗滌，洗去殘留的基體，最后

7、在酒精中洗滌，用樣品銅網撈起，干燥后可供觀察.2.2粉末樣品和薄膜樣品粉末樣品和薄膜樣品制備制備2.2.1粉末樣品的制備 粉末樣品的制備包括支持摸的制備和粉末均勻分布于支持摸上方法，對于細小的粉末和顆粒，因不能直接用電子顯微鏡銅網來承載，需要在銅網上預先粘附一層連續而且很薄的支持膜上而不致從銅網孔中漏掉，才可以放到電子顯微鏡下觀察，較多使用火棉膠-碳復合支持膜。制備方法：制備方法：1.配置質量分數為3%火膠棉的醋酸戊酯溶液。2.將一個直徑大于100nm的玻璃培養皿底部放一張濾紙，然后注入蒸餾水，再將銅網適距放在培養皿濾紙上，銅網的粗糙面朝上。3.用滴管將火棉膠溶液滴一滴進入蒸餾水中，火棉膠誰是

8、在水面上展開，將負載水面上的第一摸除去，在制備第二次的干凈的膜，用吸管從培養皿邊緣深入水中，將蒸餾水慢慢吸干，火膠棉薄膜隨之下沉，最終吸附在含有銅網的濾紙上。4.將附著銅網和火膠棉的濾紙放在真空鍍膜臺中，噴一層很薄的碳，用針尖劃開銅網周圍的膜和濾紙，即制成火膠棉-碳復合支持膜。2.2.2薄膜樣品的制備薄膜樣品的制備一.薄膜平面樣品的制備制備用于透射電子顯微鏡的薄膜樣品的方法如：真空蒸發，磁控濺射，溶液凝固等方法。下圖是Al-4%Cu薄膜的TEM明場像，它是通過磁控濺射的方法獲得的。二二.薄膜截面樣品的制備薄膜截面樣品的制備1.采用電火花線切割技術從沉積有薄膜的不銹鋼基片上切割倆個直徑2mm，長

9、約10mm的半圓柱，半圓柱的側平面為膜面。2.將外徑3mm，內徑2mm的不銹鋼管截成10mm長一小段，同側帶有薄膜的半圓柱試樣一次使用丙酮和無水乙醇超聲波清洗，以除去表面贓物，干燥后將半圓柱式樣的全部表面和不銹鋼內表面涂上環氧樹脂粘結膠，然后將倆個半圓柱占合成一個整圓柱插入不銹鋼管中，并保證所有粘合面都有粘接膠。3.采用薄膜砂輪切割機將固話后的試樣切割成厚度為0.3mm的原片，式樣切割也可采用電火花切割機進行。4.用粒度為1030m的金相 砂紙將試樣倆面研磨至約0.1mm厚，然后采用環氧樹脂，在式樣的一面粘上一個外徑為1.5mm，厚度約為0.03mm的專用Mo環并放置固化，固化后，繼續用金相砂

10、紙研磨到0.05mm厚。（粘接Mo環是一個重要的程序）5.采用0.1m的金剛石研磨石膏，在凹坑研磨儀對式樣表面進行研磨，在此工序中，直徑為20mm的磨盤和與之垂直的樣品臺同時轉動，最終使凹坑中央的式樣厚度為0.02mm。6.采用離子減薄儀對有凹坑的樣品進行離子束刻蝕減薄。薄膜TEM截面的制備過程：2.3塊體樣品制成薄膜的塊體樣品制成薄膜的技術技術2.3.1金屬塊制成薄膜樣品在Heidenreich于1949年用電解拋光方法制得鋁薄膜之前主要采用復型方法來制備表面，復型技術不僅限制了電子顯微鏡高分辨率的發揮，而且不能獲得集中在材料里的大量信息，以金屬材料本身制成的薄膜作為電子顯微鏡觀察的樣品就解

11、決了復型的局限，它成為直接觀察和研究材料的晶體結構，晶體缺陷，顯微組織，相變和變形過程以及它們的內在聯系的重要手段。 塊體樣品制成薄膜通常經歷塊體樣品制成薄膜通常經歷3個步驟：個步驟：1.利用砂輪片，金屬絲和用點火花切取厚度小于0.5mm的薄片。2.用金相砂紙研磨把薄塊預減到0.050.1mm的薄片3.用電解拋光的方法進行最終簡報，在空洞邊緣獲得厚度小于500nm的“薄膜”。把大塊式樣成功的制成可觀察的薄膜，最終電解拋光是個關鍵。電解液成分，濃度，拋光電壓，溫度和樣品成分。2.3.2無機非金屬塊體制無機非金屬塊體制成薄膜樣品成薄膜樣品一.離子減薄法電解拋光法適用于金屬材料，化學拋光減薄方法適用

12、于在化學試劑中能均勻減薄的單質材料，如Si，Ge，氟化物等。對于多相的非金屬材料，上述方法已不再適用。而離子減薄特別適用于無機非金屬材料。陶瓷塊體薄膜得制備方法是用專用切片機將塊體樣品割成薄片，在經過減薄拋光等過程預減薄至3040m的薄片，用超聲波打孔機或其他方法把薄片鉆取為2.53mm的小片，將小片裝入減薄儀和離子拋光。二二.凹坑研磨法凹坑研磨法材料的機械凹坑研磨自20世紀70年代已經開始用于減薄材料直至對電子束透射或接近透明，凹坑研磨基于研磨切割和研磨拋光同樣的原理，在凹坑研磨過程中材料的磨去是通過一些參數特殊控制，如研磨工作壓力，研磨劑的類型，潤滑劑的類型和工具速度，直徑為3mm的樣品安

13、裝在涂有低熔點石蠟的壓盤上，然后研磨工具與樣品垂直接觸，工具的壓力可設置，研磨工具與樣品的界面上少量的研磨劑，研磨工具與壓盤相對旋轉，在此樣品上摸出一個凹坑。三三.解理法解理法許多具有層狀結構的材料有一個容易解離的面。例如：韻母，石墨等，原因是解理面的結合能小，對于這些材料，可以采用倆塊粘膠粘貼樣品倆面進行撕裂，撕裂發生在解理面，反復這樣解理的過程可是樣品足夠薄，把膠帶上的膠溶解后可把樣品取下，這些樣品可直接放到電子顯微鏡上觀察。另一種簡便，快速的小角度解離技術（SACT）被用于制備TEM截面樣品，將小片式樣“好”面朝下放在手工拋光壓盤上，然后拋光樣品被面至厚度約0.1mm，在樣品背面上多需特

14、定的方向與邊緣小角度刻線，將刻下樣品好面朝上，最后第二個短刻線形成可供TEM觀察的楔形樣品。這種技術的基礎就是不同的晶面的解離能不同。2.3.3高分子塊體制成薄膜樣品高分子塊體制成薄膜樣品用超薄切片機可獲得50nm左右的薄式樣，這種方法以廣泛應用于生物樣品和高分子樣片的制備，高分子樣品超薄切片機與陶瓷薄膜切片機一樣，只是將制備生物樣品和高分子樣品的玻璃刀取代為切割陶瓷材料的金剛石刀。用超薄切片機切割生物樣品或高分子樣品，往往將切好的薄片從刀刃取下會發生變形，將樣品液氮冷凍或鑲嵌后在切片可以克服該困難。另外高分子樣品需要染色來增加它在透射電子顯微鏡的襯度。2.3.4聚焦離子束法聚焦離子束法聚焦離子束將電子透鏡的電子