TEM樣品的制備

1、1透射電子顯微分析樣品制備透射電子顯微分析樣品制備 要求要求: :透射電鏡的復(fù)型技術(shù)金屬薄膜樣品的制備陶瓷材料試樣的制備 要求要求： 透射電鏡的復(fù)型技術(shù)（間接樣品）透射電鏡的復(fù)型技術(shù)（間接樣品） 對復(fù)型材料的主要要求：對復(fù)型材料的主要要求：復(fù)型材料本身必須是復(fù)型材料本身必須是“無結(jié)構(gòu)無結(jié)構(gòu)”或非晶態(tài)的；或非晶態(tài)的；有足夠的強(qiáng)度和剛度，良好的導(dǎo)電、導(dǎo)熱和耐電子有足夠的強(qiáng)度和剛度，良好的導(dǎo)電、導(dǎo)熱和耐電子束轟擊性能束轟擊性能; ;復(fù)型材料的分子尺寸應(yīng)盡量小，以利于提高復(fù)型的復(fù)型材料的分子尺寸應(yīng)盡量小，以利于提高復(fù)型的分辨率，更深入地揭示表面形貌的細(xì)節(jié)特征分辨率，更深入地揭示表面形貌的細(xì)節(jié)特征; ;

2、 常用的復(fù)型材料是非晶碳膜和各種塑料薄膜。常用的復(fù)型材料是非晶碳膜和各種塑料薄膜。 一級復(fù)型一級復(fù)型塑料一級復(fù)型和碳一級復(fù)型塑料一級復(fù)型和碳一級復(fù)型 塑料一級復(fù)型：塑料一級復(fù)型： 在已制備好的表面清潔的金相樣品或斷口樣品上滴幾在已制備好的表面清潔的金相樣品或斷口樣品上滴幾滴體積濃度為滴體積濃度為1%的火棉膠醋酸戊酯溶液或醋酸纖維素的火棉膠醋酸戊酯溶液或醋酸纖維素丙酮溶液，溶液在樣品上展平，用濾紙把多余的溶液丙酮溶液，溶液在樣品上展平，用濾紙把多余的溶液吸掉，待溶液蒸發(fā)后樣品表面即留下一層吸掉，待溶液蒸發(fā)后樣品表面即留下一層100nm左右左右的塑料薄膜。的塑料薄膜。 揭下薄膜，剪成對角線小于揭下

3、薄膜，剪成對角線小于3mm的小方塊或直徑為的小方塊或直徑為3mm的圓片，放在專用銅網(wǎng)上，即可進(jìn)行的圓片，放在專用銅網(wǎng)上，即可進(jìn)行TEM分析。分析。 這種復(fù)型屬于負(fù)復(fù)型。這種復(fù)型屬于負(fù)復(fù)型。 根據(jù)質(zhì)厚襯度原理，塑料復(fù)型樣品可以得到具有襯度根據(jù)質(zhì)厚襯度原理，塑料復(fù)型樣品可以得到具有襯度的圖像。的圖像。特點(diǎn)：特點(diǎn)： 可以用于金相組織的分析，其圖像與金相顯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應(yīng)性；微組織有極好的對應(yīng)性； 制備簡便，對分析直徑為制備簡便，對分析直徑為20nm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，不適合表只能做表面比較平整樣品的分析，不適

4、合表面起伏較大的樣品；面起伏較大的樣品； 分辨率不高，在電子束照射下容易分解。分辨率不高，在電子束照射下容易分解。 碳一級復(fù)型：碳一級復(fù)型： 直接把表面清潔的金相樣品放入真空鍍膜裝置中，直接把表面清潔的金相樣品放入真空鍍膜裝置中，在垂直樣品表面的方向蒸鍍一層數(shù)十納米的碳膜。把在垂直樣品表面的方向蒸鍍一層數(shù)十納米的碳膜。把噴有碳膜的樣品用小刀劃成對角線小于噴有碳膜的樣品用小刀劃成對角線小于3mm3mm的小方塊，的小方塊，然后把該樣品放入配好的分離液中進(jìn)行電解或化學(xué)分然后把該樣品放入配好的分離液中進(jìn)行電解或化學(xué)分離。離。 電解分離時(shí)，樣品做陽極，不銹鋼平板作陰極。不同電解分離時(shí)，樣品做陽極，不銹鋼

5、平板作陰極。不同樣品選用不同的電解液、拋光電壓和電流密度。分離樣品選用不同的電解液、拋光電壓和電流密度。分離的碳膜在丙酮或酒精中清洗后便可置于銅網(wǎng)上放入電的碳膜在丙酮或酒精中清洗后便可置于銅網(wǎng)上放入電鏡觀察。鏡觀察。 化學(xué)分離一般用氫氟酸雙氧水溶液。化學(xué)分離一般用氫氟酸雙氧水溶液。 特點(diǎn)特點(diǎn)：碳粒子小，分辨直徑達(dá)：碳粒子小，分辨直徑達(dá)2nm2nm；膜厚度均勻；導(dǎo)；膜厚度均勻；導(dǎo)電、導(dǎo)熱性能較好；但相對較為復(fù)雜。電、導(dǎo)熱性能較好；但相對較為復(fù)雜。 碳一級復(fù)型與塑料一級復(fù)型比較：碳一級復(fù)型與塑料一級復(fù)型比較： （1 1）碳膜的厚度基本相同，塑料膜的上表面基本）碳膜的厚度基本相同，塑料膜的上表面基本

6、是平面，膜的厚度隨試樣位置不同而異；是平面，膜的厚度隨試樣位置不同而異； （2 2）塑料復(fù)型不破壞樣品，而碳復(fù)型，樣品受到）塑料復(fù)型不破壞樣品，而碳復(fù)型，樣品受到破壞；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)型簡便。）塑料復(fù)型相比碳復(fù)型簡便。8萃取復(fù)型法（一次復(fù)型）萃取復(fù)型法（一次復(fù)型）可用于表面浮凸?fàn)钗龀鑫锏妮腿。ㄊチ巳∠蜿P(guān)系的信息）可用于表面浮凸?fàn)钗龀鑫锏妮腿。ㄊチ巳∠蜿P(guān)系的信息）, ,要注意腐蝕要注意腐蝕液的選擇液的選擇, ,腐蝕液不能與萃取相發(fā)生反應(yīng)改變萃取相結(jié)構(gòu)、形態(tài)和尺寸腐蝕液不能與萃取相發(fā)生反應(yīng)改變萃取相結(jié)構(gòu)、形

7、態(tài)和尺寸. .用于細(xì)夾雜物用于細(xì)夾雜物、析出相析出相的成分、形態(tài)的成分、形態(tài)、尺寸分尺寸分布等分析布等分析1 1塑料塑料碳二級復(fù)型碳二級復(fù)型 塑料一碳二級復(fù)型由于其制備過程不損壞金塑料一碳二級復(fù)型由于其制備過程不損壞金相試樣表面，重復(fù)性好，供觀察的第二級復(fù)型一相試樣表面，重復(fù)性好，供觀察的第二級復(fù)型一碳膜導(dǎo)電導(dǎo)熱性好，在電子束照射下較為穩(wěn)定，碳膜導(dǎo)電導(dǎo)熱性好，在電子束照射下較為穩(wěn)定，因而得到廣泛的應(yīng)用。因而得到廣泛的應(yīng)用。塑料塑料- -碳二級復(fù)型制備過程示意圖碳二級復(fù)型制備過程示意圖 （1 1） 在樣品表面滴一滴丙酮，然啟貼上一片與樣品大小在樣品表面滴一滴丙酮，然啟貼上一片與樣品大小相近的相近

8、的ACAC紙紙(1-6(1-6醋酸纖維素丙酮溶液薄膜醋酸纖維素丙酮溶液薄膜) )。注意不要。注意不要留下氣泡或皺折待留下氣泡或皺折待ACAC紙干透后小心揭下。反復(fù)貼紙干透后小心揭下。反復(fù)貼ACAC紙紙3-3-4 4次以去除腐蝕產(chǎn)物，將最后一片次以去除腐蝕產(chǎn)物，將最后一片ACAC紙留下，這片紙留下，這片ACAC紙就紙就是所需要的塑料一級復(fù)型。是所需要的塑料一級復(fù)型。 （2 2） 將將ACAC紙復(fù)型面朝上平整地貼在襯有紙片的膠帶紙紙復(fù)型面朝上平整地貼在襯有紙片的膠帶紙上。上。（3 3） 將復(fù)型放人真空鍍膜機(jī)真空室中，使投影重金屬的將復(fù)型放人真空鍍膜機(jī)真空室中，使投影重金屬的蒸發(fā)源與復(fù)型成一定角度，

9、角度視表面凸凹而定，通常在蒸發(fā)源與復(fù)型成一定角度，角度視表面凸凹而定，通常在1515一一4545度之間。常投影后再沿垂直方向噴鍍一層碳當(dāng)無度之間。常投影后再沿垂直方向噴鍍一層碳當(dāng)無油處白色瓷片變成淺褐色時(shí)為宜。油處白色瓷片變成淺褐色時(shí)為宜。 （4 4） 將醋酸纖維一碳復(fù)合膜剪成小于中將醋酸纖維一碳復(fù)合膜剪成小于中3mm3mm小片投入丙酮小片投入丙酮中，待醋酸纖維素溶解后，用鑷子夾住銅網(wǎng)將碳膜撈起如中，待醋酸纖維素溶解后，用鑷子夾住銅網(wǎng)將碳膜撈起如果碳膜卷曲，可將其撈人蒸餾水中，靠水的表面聲力把卷負(fù)果碳膜卷曲，可將其撈人蒸餾水中，靠水的表面聲力把卷負(fù)的碳膜展開，然后再用銅網(wǎng)撈起的碳膜展開，然后再

10、用銅網(wǎng)撈起（5 5） 將撈起的碳膜放到濾紙上吸水干燥后即可放人電鏡中將撈起的碳膜放到濾紙上吸水干燥后即可放人電鏡中觀察。觀察。特點(diǎn)：特點(diǎn)：（1 1）不破壞樣品表面；）不破壞樣品表面；（2 2）最終復(fù)型是帶有重金屬投影的碳膜，穩(wěn)定性和導(dǎo)電導(dǎo)）最終復(fù)型是帶有重金屬投影的碳膜，穩(wěn)定性和導(dǎo)電導(dǎo)熱性好；熱性好；（3 3）分辨率與塑料一級復(fù)型相當(dāng)；）分辨率與塑料一級復(fù)型相當(dāng)；金屬薄膜樣品的制備金屬薄膜樣品的制備薄膜制備的基本要求：薄膜制備的基本要求：首先首先薄膜應(yīng)對電子束薄膜應(yīng)對電子束“透明透明”，制得的薄膜應(yīng)當(dāng)保持與大，制得的薄膜應(yīng)當(dāng)保持與大塊樣品相同的組織結(jié)構(gòu)。塊樣品相同的組織結(jié)構(gòu)。其次其次薄膜得到的

11、圖像應(yīng)當(dāng)便于分析，所以即使在高壓電子薄膜得到的圖像應(yīng)當(dāng)便于分析，所以即使在高壓電子顯微鏡中也不宜采用太厚的樣品，減薄過程做到盡可能的顯微鏡中也不宜采用太厚的樣品，減薄過程做到盡可能的均勻薄膜應(yīng)具有適當(dāng)?shù)膹?qiáng)度和剛性均勻薄膜應(yīng)具有適當(dāng)?shù)膹?qiáng)度和剛性 。最后最后，薄膜制備方法必須便于控制，具備足夠的可靠性和，薄膜制備方法必須便于控制，具備足夠的可靠性和重復(fù)性。重復(fù)性。一般程序：一般程序：(1)(1)線切割線切割制備厚度約制備厚度約0.20-0.30mm0.20-0.30mm的薄片；的薄片； (2)(2)機(jī)械研磨減?。河媒鹣嗌凹堁心ブ翙C(jī)械研磨減薄：用金相砂紙研磨至100 100 m m 左右，左右，不可

12、太薄防止損傷貫穿薄片。不可太薄防止損傷貫穿薄片。(3) (3) 化學(xué)拋光預(yù)減薄化學(xué)拋光預(yù)減薄從圓片的一側(cè)或兩則將圓從圓片的一側(cè)或兩則將圓片中心區(qū)域減薄至數(shù)片中心區(qū)域減薄至數(shù)100100 m m 左右；從薄片上切取左右；從薄片上切取 3mm3mm的圓片。的圓片。(4)(4)雙噴電解終減薄。（拋光液體：雙噴電解終減薄。（拋光液體：10%10%高氯酸酒精高氯酸酒精溶液溶液 ；樣品用丙酮或者無水酒精裝）；樣品用丙酮或者無水酒精裝）雙噴電解拋光裝置原理圖雙噴電解拋光裝置原理圖 陶瓷材料試樣的制備陶瓷材料試樣的制備A.A.顆粒試樣的制備方法顆粒試樣的制備方法B B 陶瓷薄膜試樣（離子減?。┨沾杀∧ぴ嚇樱x

13、子減?。╇婄R制樣設(shè)備電鏡制樣設(shè)備電鏡制樣是最重要的環(huán)節(jié)之一，應(yīng)該給足夠的重視電鏡制樣是最重要的環(huán)節(jié)之一，應(yīng)該給足夠的重視試樣研磨器試樣研磨器 (Disc Grinder)超聲波切片機(jī)超聲波切片機(jī) (Ultrasonic Disc Cutter)挖坑機(jī)挖坑機(jī) (Dimple Grinder) 離子減薄儀（離子減薄儀（Precision Ion Polishing System）電解雙噴儀電解雙噴儀真空噴鍍儀真空噴鍍儀 (Vacuum Evaporator)33支撐支撐TEMTEM樣品的樣品的 3mm 3mm 的的網(wǎng)網(wǎng)支撐網(wǎng)有多種材料如支撐網(wǎng)有多種材料如CuCu、NiNi、BeBe、尼龍等可根據(jù)需

14、要進(jìn)行選擇，、尼龍等可根據(jù)需要進(jìn)行選擇，與要分析樣品的成分分開與要分析樣品的成分分開34 金屬薄膜的制備金屬薄膜的制備預(yù)減薄預(yù)減薄沖出沖出 100100 m m 3mm3mm的的薄片薄片中心區(qū)域機(jī)械法中心區(qū)域機(jī)械法 預(yù)減薄至預(yù)減薄至 1010 m m35金屬薄膜樣品的制備金屬薄膜樣品的制備雙噴法雙噴法可用于導(dǎo)電樣品的制備可用于導(dǎo)電樣品的制備36金屬薄膜樣品的制備金屬薄膜樣品的制備離子減薄法離子減薄法可用于幾乎所有樣品的制備（但要注意離子損傷傾向和熱效應(yīng)）可用于幾乎所有樣品的制備（但要注意離子損傷傾向和熱效應(yīng)）37幾種樣品制備方法的特幾種樣品制備方法的特點(diǎn)及選擇點(diǎn)及選擇一與金相制樣相同，制與金相

15、制樣相同，制備簡單，不破壞樣品，備簡單，不破壞樣品，僅能得到樣品表面形僅能得到樣品表面形貌，用于組織觀察貌，用于組織觀察二次復(fù)型法二次復(fù)型法主要用于鋼中細(xì)小夾雜物、析出相觀察，配合能譜可對細(xì)小主要用于鋼中細(xì)小夾雜物、析出相觀察，配合能譜可對細(xì)小夾雜物、析出相進(jìn)行成分分析，利用電子衍射可進(jìn)行相的結(jié)夾雜物、析出相進(jìn)行成分分析，利用電子衍射可進(jìn)行相的結(jié)構(gòu)分析構(gòu)分析萃取法（一次復(fù)型）萃取法（一次復(fù)型）用于鋼的組織、結(jié)構(gòu)、用于鋼的組織、結(jié)構(gòu)、晶體取向、位錯(cuò)類型、晶體取向、位錯(cuò)類型、密度分布等研究密度分布等研究金屬薄膜法金屬薄膜法含銅鋼中含銅鋼中-Cu-Cu析出析出分析分析夾雜物的結(jié)構(gòu)分析夾雜物的結(jié)構(gòu)分析

16、一雙噴電解法與離子減薄的比較雙噴電解法與離子減薄的比較44雙噴電解法與離子減薄的比較雙噴電解法與離子減薄的比較 離子減薄金屬陶瓷的結(jié)構(gòu)分析離子減薄金屬陶瓷的結(jié)構(gòu)分析 (a) (b) (c)圖6.7 透射電鏡下觀察到的孿晶透射電鏡下金屬陶瓷的孿晶透射電鏡下金屬陶瓷的孿晶 透射電子顯微鏡成像原理透射電子顯微鏡成像原理質(zhì)厚襯度像質(zhì)厚襯度像 試樣中各部位因質(zhì)量和厚度的差異而對入射電子的散試樣中各部位因質(zhì)量和厚度的差異而對入射電子的散射能力不同，引起圖像中襯度的變化，稱質(zhì)厚襯度像。射能力不同，引起圖像中襯度的變化，稱質(zhì)厚襯度像。 特點(diǎn)：單束成像特點(diǎn)：單束成像透射束成像，散射電子對圖像強(qiáng)度無貢獻(xiàn)。透射束成

17、像，散射電子對圖像強(qiáng)度無貢獻(xiàn)。 生物試樣生物試樣質(zhì)厚襯度像圖例質(zhì)厚襯度像圖例Au/GeAu/Ge分形分形衍射襯度像衍射襯度像 晶體試樣中，各部位滿足晶體試樣中，各部位滿足BraggBragg條件的程度不同，引條件的程度不同，引起圖像中襯度的差異，稱衍射襯度像起圖像中襯度的差異，稱衍射襯度像 衍射襯度是來源于晶體試樣各部分滿足布拉格反射衍射襯度是來源于晶體試樣各部分滿足布拉格反射條件不同和結(jié)構(gòu)振幅的差異。條件不同和結(jié)構(gòu)振幅的差異。 明場像明場像采用物鏡光欄將衍射束擋掉，只讓透射采用物鏡光欄將衍射束擋掉，只讓透射束通過而得到圖象襯度的方法稱為明場成像，所得束通過而得到圖象襯度的方法稱為明場成像，所

18、得的圖象稱為明場像。的圖象稱為明場像。 暗場像暗場像用物鏡光欄擋住透射束及其余衍射束，用物鏡光欄擋住透射束及其余衍射束，而只讓一束強(qiáng)衍射束通過光欄參與成像的方法，稱而只讓一束強(qiáng)衍射束通過光欄參與成像的方法，稱為暗場成像，所得圖象為暗場像。為暗場成像，所得圖象為暗場像。 暗場成像有兩種方法：暗場成像有兩種方法：偏心暗場像偏心暗場像與與中心暗場像中心暗場像。衍襯像形成原理衍襯像形成原理明場像明場像暗場像暗場像 必須指出：必須指出： 只有晶體試樣形成的衍襯像才存明場像與暗場像之分，只有晶體試樣形成的衍襯像才存明場像與暗場像之分，其亮度是明暗反轉(zhuǎn)的，即在明場下是亮線，在暗場下則為其亮度是明暗反轉(zhuǎn)的，即在明場下是亮線，在暗場下則為