本發(fā)明涉及透射電鏡樣品制備，具體地說是一種生物礦化材料原子級成像的透射電鏡樣品制備方法。

背景技術(shù)：

1、透射電子顯微鏡(transmission?electron?microscope，縮寫tem)，簡稱透射電鏡，是把經(jīng)加速和聚集的電子束投射到非常薄的樣品上，電子與樣品中的原子碰撞而改變方向，從而產(chǎn)生立體角散射。散射角的大小與樣品的密度、厚度相關(guān)，因此可以形成明暗不同的影像，影像經(jīng)放大、聚焦后在成像器件上顯示出來。使用透射電鏡時，電子束透過樣品顯微成像，由于電子束的穿透能力比較弱，因此用于透射電鏡分析的樣品必須足夠薄，以使得電子束能夠透過，且在電子束照射下穩(wěn)定成像。

2、目前常見的透射電鏡樣品制備方法有聚焦離子束(fib)微納加工、離子濺射減薄以及超薄切片。聚焦離子束微納加工技術(shù)在減薄過程中易因離子束轟擊而對樣品造成損傷，尤其對于電子束敏感的脆性材料而言，這種破壞作用會更加顯著。離子濺射減薄也容易因為濺射時間長而對樣品表面造成灼傷。超薄切片對于脆性材料而言，極易引入機械性的裂紋損傷。中國專利申請(cn110926898a)公開了一種電子束敏感脆性材料透射電鏡樣品制備方法，并具體公開了：準備薄片試樣；對薄片試樣進行水磨預減??；對預減薄后薄片試樣進行低溫離子濺射減??；對低溫離子濺射減薄后的薄片試樣表面進行噴碳處理，使薄片試樣表面沉積一層非晶碳膜?？梢?，其通過低溫離子濺射減薄，減小了由于高能量離子束流對樣品的損傷；在樣品表面噴碳，增加了樣品的導電性，更利于樣品微觀形貌的觀察。

3、生物礦化材料主要是指由生物體合成的具有礦化作用的材料。在一般情況下，生物礦化材料不具備導電性，在電子束觀察下圖像不穩(wěn)定，為解決此問題通常是在樣品表面進行噴碳處理。常規(guī)的生物礦化材料透射電鏡樣品制備方法是：采用ab膠把樣品粘環(huán)、離子減薄、噴碳，然后置入透射電鏡進行觀察。但是，該方法只適用于觀察樣品形貌以及進行簡單的電子衍射和能譜分析實驗，無法實現(xiàn)樣品的原子級成像。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的是提供一種生物礦化材料原子級成像的透射電鏡樣品制備方法，以解決現(xiàn)有方法難以實現(xiàn)生物礦化材料原子級成像的問題。

2、本發(fā)明是這樣實現(xiàn)的：

3、本發(fā)明基于常規(guī)生物礦化材料透射電鏡樣品制備過程中出現(xiàn)的客觀問題，通過改進透射電鏡樣品與支撐環(huán)之間的粘結(jié)膠劑，嚴格控制噴碳參數(shù)，且對噴碳后的樣品進行等離子清洗和電子束流清掃，提供了一種導電性好，沉積樣品上的碳層薄，可實現(xiàn)生物礦化材料樣品原子級成像的制樣方法。

4、本發(fā)明所提供的生物礦化材料原子級成像的透射電鏡樣品制備方法，具體包括以下步驟：

5、a.準備生物礦化材料樣品；

6、b.對樣品進行水磨預減?。?/p>

7、c.把樣品用導電銀膠粘到鉬環(huán)上；

8、d.對粘環(huán)的樣品進行單槍離子減??；

9、e.對離子減薄后的樣品表面進行雙面噴碳處理；

10、f.把樣品放到樣品桿上，進行等離子體清洗；

11、g.把樣品置入透射電鏡進行大電子束流清掃，大電子束流清掃是指電流密度為23.5～25.5pa/cm2的電子束流清掃。

12、優(yōu)選的，步驟b中，水磨預減薄是樣品依次在600#、1000#、2000#、3000#砂紙上加水轉(zhuǎn)“8”字雙面打磨，防止樣品受力不同，薄厚不均。

13、優(yōu)選的，步驟c中，用導電銀膠連接樣品和鉬環(huán)，增加了樣品的導電性。

14、優(yōu)選的，步驟d具體為：把樣品放入離子減薄儀，設離子槍角度為5°，電壓5kev，模式選單槍模式，減薄1h；之后設離子槍角度為4°，電壓4kev，減薄時間設0.5h，待減薄時間達到0.5h后，觀察樣品是否減透，如果否，則再次減薄0.5h，直至樣品被減透；最后將離子槍角度設為3°，電壓設3kev，吹掃3min。采用單槍模式對樣品進行減薄，可減少束流損傷。

15、優(yōu)選的，步驟e中對樣品進行噴碳處理時的參數(shù)設置為：脈沖長度2s，脈沖間隔10s，脈沖計數(shù)3次，脈沖電流35a，排氣電流5a，排氣時間5s。對樣品進行雙面噴碳后，放入透射電鏡能夠減少荷電效應。

16、優(yōu)選的，樣品進行等離子體清洗是在等離子清洗機中進行的，清洗時間為7s，樣品在透射電鏡中進行大電子束流清掃的時間為30min。進透射電鏡前先對樣品進行等離子體清洗，進透射電鏡后對樣品進行大電子束流清掃處理，可以清掃樣品表面沉積的過厚的碳層。

17、通過上述方法制備得到的生物礦化材料透射電鏡樣品在透射電鏡stem模式下原子像清晰可見。

18、本發(fā)明具有以下有益效果：

19、(1)具體水磨預減薄過程中，采用手工轉(zhuǎn)“8”字雙面打磨，使樣品各個方位受力平衡，薄厚均勻。

20、(2)用導電銀膠連接樣品和鉬環(huán)，且對生物礦化材料樣品進行雙面噴碳，增加了樣品的導電性。

21、(3)單槍離子減薄，減少束流損傷。

22、(4)進透射電鏡前先用等離子清洗儀對樣品進行清洗，進透射電鏡后對樣品進行大電子束流清掃處理，清掃樣品表面沉積的過厚的碳層，減少碳層的干擾，更有利于觀察原本的生物礦化材料原子級成像。

技術(shù)特征：

1.一種生物礦化材料原子級成像的透射電鏡樣品制備方法，其特征是，包括如下步驟：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的生物礦化材料原子級成像的透射電鏡樣品制備方法，其特征是，步驟g中，樣品在透射電鏡中進行大電子束流清掃的時間為30min。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的生物礦化材料原子級成像的透射電鏡樣品制備方法，其特征是，步驟f中，樣品進行等離子體清洗的時間為7s。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的生物礦化材料原子級成像的透射電鏡樣品制備方法，其特征是，步驟e中對樣品進行噴碳處理時的參數(shù)設置為：脈沖長度2s，脈沖間隔10s，脈沖計數(shù)3次，脈沖電流35a，排氣電流5a，排氣時間5s。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的生物礦化材料原子級成像的透射電鏡樣品制備方法，其特征是，步驟d具體為：把樣品放入離子減薄儀，設離子槍角度為5°，電壓5kev，模式選單槍模式，減薄1h；之后設離子槍角度為4°，電壓4kev，減薄時間設0.5h，待減薄時間達到0.5h后，觀察樣品是否減透，如果否，則再次減薄0.5h，直至樣品被減透；最后將離子槍角度設為3°，電壓設3kev，吹掃3min。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的生物礦化材料原子級成像的透射電鏡樣品制備方法，其特征是，步驟b中水磨預減薄具體是：樣品依次在600#、1000#、2000#、3000#砂紙上加水轉(zhuǎn)“8”字雙面打磨，直至樣品厚度為30±1μm，取下樣品，并用丙酮和去離子水清洗。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明提供了一種生物礦化材料原子級成像的透射電鏡樣品制備方法。該方法具體包括：A.準備生物礦化材料樣品；B.對樣品進行水磨預減??；C.把樣品用導電銀膠粘到鉬環(huán)上；D.對粘環(huán)的樣品進行單槍離子減??；E.對離子減薄后的樣品表面進行雙面噴碳處理；F.把樣品放到樣品桿上，進行等離子體清洗；G.把樣品置入透射電鏡進行大電子束流清掃。本發(fā)明首先改進了樣品粘環(huán)的膠，把AB膠換成導電銀膠，增加了導電性；其次用噴碳儀對樣品雙面噴碳，減少樣品在透射電鏡觀察時的荷電效應；然后用等離子清洗機清洗樣品；最后放進透射電鏡用束流清掃樣品表面多余的沉積碳，如此便可制備出生物礦化材料原子級成像的透射電鏡樣品，透射電鏡下觀察到的原子像清晰可見。

技術(shù)研發(fā)人員：傘星源,張媛媛,王樂華
受保護的技術(shù)使用者：河北大學
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/11/28