TEM样本制备：透射电子显微镜技术指南

机械研磨和离子溅射技术是硬质材料样品制备中常用的方法。首先，将样品通过机械研磨的方式制成极薄的片状，然后利用离子溅射技术进一步减薄至电子能够穿透的厚度。这一过程能够使样品达到透射电子显微镜（TEM）所需的观察标准。以下是操作步骤：

1. 机械研磨：

使用研磨设备将硬质材料样品磨成薄片。

2. 离子溅射：

利用离子溅射设备进一步减薄样品，直至达到透射电子显微镜的观察要求。

聚焦离子束（FIB）加工技术

聚焦离子束（FIB）加工技术是一种精密的切割和薄膜制备方法，适用于各种材料。通过聚焦离子束对样品表面进行精确的切割和薄膜制备，可以获得厚度均匀的电子透射薄膜。

1. 样品定位：

将样品放置在FIB设备下，精确定位需要切割的区域。

2. 离子束切割：

使用聚焦的离子束对样品进行切割，制备出所需的薄膜。

超薄切片技术

超薄切片技术主要用于生物样品和软质材料。首先将样品用树脂包埋固定，然后使用超薄切片机切出仅几十纳米厚的超薄切片，以满足透射电子显微镜的观察需求。

1. 树脂包埋：

将生物样品或软质材料用树脂包埋固定。

2. 超薄切片：

使用超薄切片机将包埋的样品切成几十纳米厚的切片。

电化学抛光技术

电化学抛光技术利用电化学原理在样品表面进行局部溶蚀，制备出具有特殊形貌的电子透射薄膜。这种方法特别适用于金属和合金材料。

1. 电化学设置：

将样品置于电化学抛光设备中，设置合适的电化学参数。

2. 局部溶蚀：

通过电化学反应在样品表面进行局部溶蚀，制备出所需的电子透射薄膜。

TEM样品载网

样品载网是TEM样品制备中不可或缺的部分，常用的载网材料为铜网，外径通常为3毫米，具有多种筛孔尺寸可供选择。载网中间的大孔需要覆盖一层电子透明薄膜，常用的薄膜材料为碳膜或孔状碳膜。

样品制备的主要目标是获得足够薄的切片，以便电子束能够穿过整个样品并从另一侧射出。

有机类样品制备方法

1.特点与挑战：

有机类和生物类样品在TEM制备中面临结构敏感性、高含水量、低衬度、制样困难和电子束敏感等问题。因此，需要采用特殊的固定、浸渍、脱水和染色方法来保护样品结构并增强衬度。

2.主要方法：

• 低温固定法：通过快速冷冻样品以保持其结构。
• 化学固定法：使用化学试剂固定样品，以增强衬度。
• 负染色法：通过染色技术增强样品的轮廓或表面形状的观察。

无机类样品制备方法

1.特点与挑战：

无机硬质样品在TEM制备中面临高硬度和脆性、制样困难、电子束辐射敏感和厚度控制困难等问题。因此，需要采用离子轰击、机械研磨等复杂的制备方法。

2.主要方法：

• 粉末制备：将散装易碎材料粉碎成粉末，然后分散在载网上。
• 大块材料制备：使用金刚石锯片切割坚硬的金属样品，然后进一步变薄以供观察。

制样产生的假象

在TEM样品制备和观察过程中，可能会产生各种假象，如离子注入、化学污染、机械抛光不均、超声处理不当等。识别这些假象并确定其原因对于获得准确的TEM观察结果至关重要。为了避免这些问题，需要合理调整电子束或等离子体的照射参数，并采用低温、低剂量等特殊技术手段来保护样品。