1、第2章 透射電子顯微鏡樣品的要求：1）樣品必須對電子束是透明的，觀察區厚度一般在100nm以下2）具代表性，能真實反映所分析材料的實際特征。2022/7/2612.5 透射電子顯微鏡樣品制備2022/7/262透射電鏡樣品可按材料的形狀分為兩大類：粉末（Powder）樣品：它主要用于粉末狀材料的形貌觀察，顆粒度測定，結構分析等。薄膜（Thin film）樣品：金屬試樣的表面復型（Replication）樣品:即把待觀察試樣的表面形貌用非晶物質復制下來的試樣。適用于金相組織、斷口形貌、形變條紋、磨損表面、第一相形態及分布、萃取和結構分析等。這種樣品屬于薄膜樣品的一種，有專門的制備方法。（已經過時

2、，不做介紹）平面（Plane）薄膜樣品:這類樣品是把塊狀材料加工成對電子束透明的薄膜狀，它可用于做靜態觀察，如金相組織、析出相形態、分布、結構及與基體取向關系、位錯類型、分布、密度等；也可做動態原位觀察，如相變、形變、位錯運動及其相互作用。截面（Cross section）薄膜樣品:主要用于垂直于塊體材料表面的截面方向進行觀察，它的優點是可進行膜基界面分析，觀察薄膜和基體之間的取向關系，也是薄膜樣品的一種，制備方法相對復雜。2.5 透射電鏡樣品的制備2022/7/263制備粉末試樣的關鍵是要有一個能夠支持粉末并易于使電子透過的載膜。-樣品支架Fig. Top: Overhead view of

3、 a grid, showing the mesh. Bottom: Side view of a carbon coated grid showing the relative position of the carbon film to the grid and sample.Grid2.5.1 粉末試樣的制備2.5 透射電鏡樣品的制備2022/7/264Fig. Top: Overheard image of a homemade holey grid. Bottom: Image of a manufactured holey grid.Holey Grids-微柵2.5.1 粉末試樣

4、的制備2.5 透射電鏡樣品的制備2022/7/2651. 膠粉混合法 火棉膠粉末混合法的制備過程(a)滴入膠液；(b)混合粉末；(c)對磨拉開；(d)切開方格；(e)插動掀膜，(f)銅網撈膜2.5.1 粉末試樣的制備2.5 透射電鏡樣品的制備2022/7/2662. 支持膜分散粉末法制備步驟：1) 將粉末與其不溶解的穩定液體在超聲波振動下制成懸浮液，穩定液視粉末的性質而定，如水、甘油、酒精、丙酮等。2) 將懸浮液滴在支持膜上。3) 待支持膜液體干燥后進行觀察。(a) 在培養皿的水面上滴入方華溶劑；(b) 溶劑在水面張開后，在其上擺放銅網；(c) 用濾紙突然垂直提拉并翻轉；(d) 干燥后取下備用

5、2.5.1 粉末試樣的制備2.5 透射電鏡樣品的制備2022/7/2673. 按照塊狀樣品來制備粉末和纖維試樣2.5.1 粉末試樣的制備2.5 透射電鏡樣品的制備2022/7/268樣品薄膜的厚度取決于電子的穿透能力和獲取樣品信息的能力。穿透能力與電子的能量有關，即與加速電壓有關。樣品越厚，越接近實際大塊樣品的信息，但圖象亮度不夠，膜內不同厚度層上的結構信息會重疊，干擾分析。樣品太薄，容易引起樣品內固有缺陷釋放，引起失真，同時容易造成其中的變形與相變不同于大塊樣品。樣品厚度要適當，對金屬材料而言，樣品厚度100nm。薄膜樣品的基本要求： 薄膜樣品的組織結構必須和大塊樣品相同，在制備過程中，組織

6、結構不變化； 樣品相對于電子束必須有足夠的透明度； 薄膜樣品應有一定強度和剛度，在制備、夾持和操作過程中不會引起變形和損壞； 在樣品制備過程中不允許表面產生氧化和腐蝕。2.5.2 薄膜樣品的制備2.5 透射電鏡樣品的制備2022/7/2691，平面樣品制備的工藝過程（1）切（取）薄片樣品從實物或大塊試樣上切割厚度一般厚約200-300 m的薄片，切割方法一般分兩類 。2.5.2 薄膜樣品的制備2.5 透射電鏡樣品的制備2022/7/2610將材料切成3mm薄圓片2.5.2 薄膜樣品的制備2.5 透射電鏡樣品的制備2022/7/2611 （2）預減薄 切取的樣品薄片進行預先減薄有兩種方法，即機械

7、法和化學法。 機械減薄 一般通過手工磨制來完成。先將一面粘在樣品座上，待磨好后，用溶劑將粘接劑溶掉，然后翻轉粘接繼續磨制，直至要求厚度。磨制后的厚度控制：材料較硬，可磨至70 m 材料較軟，厚度不能小于100 m。注意：磨制過程中，要平穩，用力不要過大，注意冷卻。2.5.2 薄膜樣品的制備2.5 透射電鏡樣品的制備2022/7/26122.5.2 薄膜樣品的制備2.5 透射電鏡樣品的制備2022/7/2613研磨薄片用的支座 三腳拋光器2.5.2 薄膜樣品的制備2.5 透射電鏡樣品的制備2022/7/26142.5.2 薄膜樣品的制備2.5 透射電鏡樣品的制備2022/7/26152.5.2

8、薄膜樣品的制備2.5 透射電鏡樣品的制備2022/7/26162.5.2 薄膜樣品的制備2.5 透射電鏡樣品的制備2022/7/26172.5.2 薄膜樣品的制備2.5 透射電鏡樣品的制備2022/7/26182.5.2 薄膜樣品的制備2.5 透射電鏡樣品的制備2022/7/2619化學減薄 將切好的試片放入配制好的化學試劑中，使其表面腐蝕而減薄。優點： 表面無機械硬化層 速度快 厚度可控制在20-50 m，有利于終減薄2.5.2 薄膜樣品的制備2.5 透射電鏡樣品的制備2022/7/26202.5.2 薄膜樣品的制備材料減薄溶液的成分(%)(體積分數)備注鋁和鋁合金1.HCl40%+H2O6

9、0%+NiCl2 5g/L702.NaOH200 g/L水溶液3. H3PO460%+ HNO318%+ H2SO418%80-904. HCl50%+H2O50%+ 數滴H2O2銅1. HNO318%+ H2O20%2. HNO350%+CH3COOH25%+ H3PO425%銅合金HNO340%+ HCl10%+ H3PO450%鐵和鋼1. HNO330%+ HCl15%+HF10%+ H2O45%熱溶液2. HNO335%+ H2O65%3. H3PO460% +H2O240%4. HNO333%+ CH3COOH33% + H2O34%605. HNO334%+ H2O232%+ CH

10、3COOH17%+ H2O17%H2O2用時加入6. HNO340%+HF10%+ H2O50%7. H2SO45%（以草酸飽和）+ H2O45%+H2O250%8. H2O95%+HF5%H2O2用時加入，若發生鈍化，則用稀鹽酸清洗鎂和鎂合金1.稀HCl體積分數2%-15%。溶劑為水或酒精，反應開始時很激烈，繼之停止，表面即拋光2.稀HNO33. HNO375%+ H2O25%鈦HF10%+ H2O260%+ HNO330%2.5 透射電鏡樣品的制備2022/7/2621（3） 終減薄 電解雙噴減薄 目前使用最廣、效率最高、操作最簡便的方法是雙噴電解拋光法。+-電解液樣品光源光敏元件2.5.

11、2 薄膜樣品的制備2.5 透射電鏡樣品的制備2022/7/2622電解拋光液的成分可參見書目。大部分金屬與合金可用雙噴電解減薄，但以下情況不宜：易于腐蝕的裂紋端試樣具有孔隙的粉末冶金試樣組織中各相電解性能相差過大的材料，如復合材料、硬質合金等易于脆斷、不能清洗的試樣2.5.2 薄膜樣品的制備2.5 透射電鏡樣品的制備2022/7/2623離子減薄 離子減薄就是用離子束在樣品的兩側以一定的傾角轟擊樣品，使之減薄。2.5.2 薄膜樣品的制備2.5 透射電鏡樣品的制備2022/7/26242.5.2 薄膜樣品的制備2.5 透射電鏡樣品的制備2022/7/2625離子減薄適用范圍： 不導電的陶瓷樣品

12、要求質量高的金屬樣品 不宜雙噴電解的金屬與合金樣品離子束入射角對離子穿透深度和薄化速率的影響2.5.2 薄膜樣品的制備2.5 透射電鏡樣品的制備2022/7/26262、 截面樣品的制備2.5.2 薄膜樣品的制備2.5 透射電鏡樣品的制備2022/7/2627截面樣品制備工具2.5.2 薄膜樣品的制備2.5 透射電鏡樣品的制備2022/7/2628截面樣品制備工具2.5.2 薄膜樣品的制備2.5 透射電鏡樣品的制備2022/7/26292.5.2 薄膜樣品的制備2.5 透射電鏡樣品的制備2022/7/2630金屬硬質材料橫截面制備2.5.2 薄膜樣品的制備2.5 透射電鏡樣品的制備2022/7/2631粉末樣品按照薄膜制備2.5.2 薄膜樣品的制備2.5 透射電鏡樣品的制備2022/7/26321 超薄切片法2.5.3 透射電鏡樣品制備的其它方法2.5 透射電鏡樣品的制備2022/7/26332 聚焦離子束方法2.5.3 透射電鏡樣品制備的其它方法2.5 透射電鏡樣品的制備2022/7/2634 真空蒸涂方法可用于制備具有均勻厚度的金屬和合金之類的試樣。通常，將試樣放入由鎢制作的線圈或籃子中，通過電流，由于電阻加熱，使試樣熔化蒸發（或者升華），沉積在基體上。為了防止制備的薄膜表面產生污染，蒸發時的