1、(推薦)2.2+透射電鏡制樣+第四章第四章 透射電子鏡的制樣透射電子鏡的制樣 第第5節節 樣品制備樣品制備 一、概述一、概述 p由于電子束的穿透能力比較低（散射能力強），因此用于tem分析的樣品厚度要非常薄，根據樣品的原子序數大小不同，一般在10200nm之間。要制備這樣薄的樣品必須通過一些特殊的方法。根據原始樣品的不同形態，tem樣品可分為間接制樣和直接制樣。 p要求：p (1) tem應用的深度和廣度一定程度上取決于試樣制備技術。p（2）供tem分析的樣品必須對電子束是透明的，通常樣品觀察區域的厚度以控制在約100200nm為宜，對于高分辨tem樣品要求厚度在510nm。p（3）所制得的樣

2、品還必須具有代表性以真實反映所分析材料的某些特征。因此，樣品制備時不可影響這些特征，如已產生影響則必須知道影響的方式和程度。 二、間接樣品二、間接樣品( (復型復型) )的制備的制備 p復型就是表面形貌的復制（其原理與偵破案件時用的石膏復制罪犯鞋底花紋相似）。通過復型制備出來的樣品是真實樣品表面形貌組織結構細節的薄膜復制品。 p對復型材料的主要要求：p復型材料本身必須是“無結構”或非晶態的；p有足夠的強度和剛度，良好的導電、導熱和耐電子束轟擊性能。p復型材料的分子尺寸應盡量小，以利于提高復型的分辨率，更深入地揭示表面形貌的細節特征。p常用的復型材料是對電子束透明的薄膜非晶碳膜、各種塑料薄膜和氧

3、化物薄膜）。 二、間接樣品二、間接樣品( (復型復型) )的制備的制備p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.p表面顯微組織浮雕的復型膜，只能進行形貌觀察和研究，不能研究試樣的成分分布和內部結構。復型的種類復型的種類p按復型的制備方法，復型主要分為：p 一級復型p 二級復型p 萃取復型（半直接樣品） 一級復型p一級復型是指在試樣表面的一次直接復型。 p一級復型復型主要分為塑料（火棉膠）一級復型和碳膜一級復型。 p其中，塑料一級復型，相對于試樣表面來講，是一種負復型，即復型與試樣表面的浮雕相反；它是對樣品表面形貌的簡單的復制，其表面的形貌與樣品的形貌剛好互補，所以稱之為負復型。而

4、碳膜一級復型是一種正復型。 塑料塑料一級一級復型復型p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，溶劑蒸發后樣品表面留下一層100nm左右的塑料薄膜。p分辨率低（1020nm），電子束照射下易分解和破裂。碳碳一級一級復型復型p樣品放入真空鍍膜裝置中，在垂直方向上向樣品表面蒸鍍一層厚度為數十納米的碳膜。把樣品放入配好的分離液中進行電解或化學分離。p分辨率高（25nm），電子束照射下不易分解和破裂，樣品易遭到破壞。碳膜與塑料一級復型的區別：1.碳膜復型的厚度基本上相同，而塑料復型的厚度隨試樣位置而異。 2.塑料復型不破壞樣品；而碳膜復型破壞樣品

5、（分離膜與樣品時要電解腐蝕樣品）。 3.塑料復型因塑料分子較大，分辨率低（10-20nm)；碳離子直徑小，碳膜復型分辨率高(2nm) 二級二級復型復型p先一次復型，然后進行二次碳復型，把一次復型溶去，得到第二次復型。p為了增加襯度可在傾斜15-45的方向上噴鍍一層重金屬，如cr、au等。圖 塑料-碳二級復型制備過程示意圖 塑料塑料- -碳碳二級二級復型復型p塑料-碳二級復型結合兩種一級復型的優點。不破壞樣品原始表面；最終復型碳膜，穩定性和導電導熱性都很好，電子束照射下不易分解和破裂；分辨率和塑料一級復型相當。 p適于粗糙表面和斷口的復型。二級復型照片二級復型照片回火組織中析出的顆粒狀碳化物 解

6、理斷口上的河流花樣 低碳鋼冷脆斷口低碳鋼冷脆斷口 30crmnsi鋼回火組織鋼回火組織 萃取復型萃取復型p用碳膜把經過深度侵蝕（溶去部分基體）試樣表面的第二相粒子黏附下來。p既復制表面形貌，又保持第二相分布狀態，并可通過電子衍射確定物相。兼顧了復型膜和薄膜的優點。萃取復型二、直接樣品的制備二、直接樣品的制備 p1.粉末樣品制備p粉末樣品制備的關鍵是如何將超細粉的顆粒分散開來，各自獨立而不團聚。p膠粉混合法：在干凈玻璃片上滴火棉膠溶液，然后在玻璃片膠液上放少許粉末并攪勻，再將另一玻璃片壓上，兩玻璃片對研并突然抽開，稍候，膜干。用刀片劃成小方格，將玻璃片斜插入水杯中，在水面上下空插，膜片逐漸脫落，

7、用銅網將方形膜撈出，待觀察。p支持膜分散粉末法： 需tem分析的粉末顆粒一般都遠小于銅網小孔，因此要先制備對電子束透明的支持膜。常用的支持膜有火棉膠膜和碳膜，將支持膜放在銅網上，再把粉末放在膜上送入電鏡分析。支持膜法支持膜法p支持膜的作用是支撐粉末試樣，銅網的作用是加強支持膜。將支持膜放在銅網上，再把粉末均勻分散地撈在膜上制成待觀察的樣品。支持膜法支持膜法p支持膜材料必須具備的條件： 無結構，對電子束的吸收不大； 顆粒度小，以提高樣品分辨率； 有一定的力學強度和剛度，能承受電子束的照射而不變形、破裂。p常用的支持膜材料：火棉膠、碳、氧化鋁、聚乙酸甲基乙烯酯等。p在火棉膠等塑料支持膜上鍍一層碳，

8、提高強度和耐熱性，稱為加強膜。支持膜法支持膜法p支持膜上的粉末試樣要求高度分散，可根據不同情況選用分散方法： 懸浮法：超聲波分散器將粉末在與其不發生作用的溶液中分散成懸浮液，滴在支持膜上，干后即可。為了防止粉末被電子束打落污染鏡筒，可在粉末上再噴一層碳膜，使粉末夾在中間。 散布法：直接撒在支持膜表面，叩擊去掉多余，剩下的就分散在支持膜上。懸浮法注意事項：p在分散粉末時要特別注意，如果分散不好的，在電鏡下將觀察不到單個的粉末顆粒。為了確保粉末分散，一般用小的容器盛滿酒精酒精或丙酮或丙酮，然后往里面放入，之后將其置于中振動15分鐘以上，再用帶支持膜的銅網在溶液中輕輕地撈一下即可。粉末（纖維）樣品的

9、斷面2. 晶體薄膜樣品晶體薄膜樣品p塊狀材料多采用此方法。p通過減薄制成對電子束透明的薄膜樣品。p薄膜樣品制備方法要求：薄膜樣品的組織結構必須和大塊樣品相同，且制備過程中不引起材料組織的變化。 薄，相對電子束而言必須有足夠的“透明度”，且避免薄膜內不同層次圖像的重疊，干擾分析。 具有一定的強度。晶體薄膜法晶體薄膜法p薄膜樣品制備步驟： 切取：切取薄塊（厚度0.5mm） 預減薄：用機械研磨、 dimpling、化學拋光等減薄成“薄片”（0.1mm） 終減薄：用電解拋光、離子轟擊減薄成“薄膜”（500nm）（視材料而定，對于塑性較好而又導電的材料，一般采用雙噴電解拋光，而對于陶瓷等脆性較大，又不導

10、電的材料一般用離子減薄的方法。 ）p避免引起組織結構變化，不用或少用機械方法。終減薄時去除損傷層。 1。電解雙噴時，一般要進行冷卻，常用液氮加酒精的方法來冷卻，尤其是鋼鐵材料，必須冷卻，而且最好用液氮。 2。電解雙噴時，要調好電流和電壓的值，只有電流和電壓的值處于電解拋光的平臺時，才能制造出好的樣品。 電解雙噴常用電解減薄液常用電解減薄液 序號 電解液成分與配比 適用材料 1 乙醇（80ml），冰醋酸(80ml)，高氯酸(15ml)，甘油(10ml) 高溫合金，耐熱鋼，鋁及其合金。 2 正磷酸(480ml)，硫酸(50ml)，鉻酐(80g)，水(60ml) 鋁及鋁合金 3 高氯酸(80ml)，

11、冰醋酸(70ml) 鋼，硅鋼 4 高氯酸(10ml)，乙醇(90ml) 鎳基合金，硅鋼，馬氏體時效鋼 離子減薄法p首先一般是用金剛石鋸將塊狀樣品切成0.51mm的薄片，接下來用手工研磨的方法將薄片研磨到50m左右，然后用小刀片將其劃為略小于3毫米的小塊，用樹脂膠或者a、b膠將小塊樣品粘于銅環或者鉬環上，接著用手工研磨的方法將其研磨至小于20m之后，用挖坑儀將其減薄至小于10m，然后用離子減薄儀將其減薄至穿孔為止。離子減薄是采用高能量的ar離子轟擊樣品表面，把樣品表面上的原子團或分子團剝離樣品。 p對于用離子減薄好了樣品，可以先放到光學顯微鏡下檢查，一般減薄好的樣品在穿孔附近會產生衍射環，如圖a

12、所示，而減薄不好的樣品，就觀察不到這種衍射環，如圖b所示。離子減薄法a) 減薄好的樣品 b) 過減薄的樣品離子減薄法p重要的參數：入射角3. 橫截面樣品的制備橫截面樣品的制備p. 選樣品 低倍立體顯微鏡下選樣品，表面平坦，沒有損傷，不選樣品的邊緣。用線鋸或解理刀把樣品切成小塊，樣品的對角線不超過3mm即可。 . 清潔處理 無水乙醇-丙酮-兩次超聲清洗，每次2至3分鐘。 . 對粘樣品 清洗后的樣品從丙酮里撈出來，自然干燥后，在樣品的生長表面里涂上少量膠（mbond610），將兩塊樣品的生長面，面對面粘在一起，快速放入夾具中加壓，固定，在130 左右的加熱爐上固化兩小時以上，冷卻后取出，用線切割機切成薄片，進一步機械減薄。 p下圖是橫截面樣品的制備示意圖，如圖a所示，首先將多塊具有生長薄膜的晶片對粘在一起，然后用特殊的裝置將其壓緊，經過長時間固化后，再用線切割或者其它方法切出一個略小于3m