透射電鏡樣品制備
一、樣品要求
1.粉末樣品基本要求
(1)單顆粉末尺寸最好小于1μm;
(2)無磁性;
(3)以無機成分為主,否則會造成電鏡嚴重的污染,甚至掉高壓;
2.塊狀樣品基本要求
(1)需要雙噴減薄或離子減薄,獲得幾十納米的薄區才能觀察;
(2)如晶粒尺寸小于1μm,也可用破碎等機械方法制成粉末來觀察;
(3)無磁性;
(4)塊狀樣品制備復雜、耗時長、工序多、需要由經驗的操作人員指導或制備;樣品的制備好壞直接影響到后面電鏡的觀察和分析。所以塊狀樣品制備之前,最好與TEM的操作人員進行溝通和請教。
二、送樣品前的準備工作
1.目的要明確:(1)做什么內容(如確定納米棒的生長方向,特定觀察分析某個晶面的缺陷,相結構分析,主相與第二相的取向關系,界面晶格匹配等等);(2)希望能解決什么問題;
2.樣品通過X-Ray粉末衍射(XRD)測試、并確定結構后,再決定是否做HRTEM;這樣即可節省時間,又能在XRD的基礎上獲得更多的微觀結構信息。
3.做TEM前,請帶上XRD數據及其他實驗結果,與TEM操作人員進行必要的溝通,以判斷能否達到目的;同時TEM操作人員還會根據您的其他實驗數據,向您提供好的建議,這樣不但能滿足您的要求,甚至使測試內容做得更深。
三、粉末樣品的制備
1.選擇高質量的微柵網(直徑3mm),這是關系到能否拍攝出高質量高分辨電鏡照片的第一步;
2.用鑷子小心取出微柵網,將膜面朝上(在燈光下觀察顯示有光澤的面,即膜面),輕輕平放在白色濾紙上;
3.取適量的粉末和乙醇分別加入小燒杯,進行超聲振蕩10~30min,過3~5 min后,用玻璃毛細管吸取粉末和乙醇的均勻混合液,然后滴2~3滴該混合液體到微柵網上(如粉末是黑色,則當微柵網周圍的白色濾紙表面變得微黑,此時便適中。滴得太多,則粉末分散不開,不利于觀察,同時粉末掉入電鏡的幾率大增,嚴重影響電鏡的使用壽命;滴得太少,則對電鏡觀察不利,難以找到實驗所要求粉末顆粒。)
4.用烘烤燈烘烤5-10 min,以便乙醇盡量揮發完畢;否則將樣品裝上樣品臺插入電鏡,將影響電鏡的真空。
四、塊狀樣品制備
1.電解減薄方法
用于金屬和合金試樣的制備。(1)塊狀樣切成約0.3mm厚的均勻薄片;(2)用金剛砂紙機械研磨到約120~150μm厚;(3)拋光研磨到約100μm厚;(4)沖成Ф3mm 的圓片;(5)選擇合適的電解液和雙噴電解儀的工作條件,將Ф3mm 的圓片中心減薄出小孔;(6)迅速取出減薄試樣放入無水乙醇中漂洗干凈。
注意事項:
(1)電解減薄所用的電解液有很強的腐蝕性,需要注意人員安全,及對設備的清洗;
(2)電解減薄完的試樣需要輕取、輕拿、輕放和輕裝,否則容易破碎,導致前功盡棄;
2. 離子減薄方法
用于陶瓷、半導體、以及多層膜截面等材料試樣的制備。塊狀樣制備(1)塊狀樣切成約0.3mm厚的均勻薄片;(2)均勻薄片用石蠟粘貼于超聲波切割機樣品座上的載玻片上;(3)用超聲波切割機沖成Ф3mm 的圓片;(4)用金剛砂紙機械研磨到約100μm厚;(5)用磨坑儀在圓片中央部位磨成一個凹坑,凹坑深度約50~70μm,凹坑目的主要是為了減少后序離子減薄過程時間,以提高最終減薄效率;(6)將潔凈的、已凹坑的Ф3mm 圓片小心放入離子減薄儀中,根據試樣材料的特性,選擇合適的離子減薄參數進行減薄;通常,一般陶瓷樣品離子減薄時間需2~3天;整個過程約5天。
注意事項:
(1)凹坑過程試樣需要精確的對中,先粗磨后細磨拋光,磨輪負載要適中,否則試樣易破碎;
(2)凹坑完畢后,對凹坑儀的磨輪和轉軸要清洗干凈;
(3)凹坑完畢的試樣需放在丙酮中浸泡、清洗和涼干;
(4)進行離子減薄的試樣在裝上樣品臺和從樣品臺取下這二過程,需要非常的小心和細致的動作,因為此時Ф3mm薄片試樣的中心已非常薄,用力不均或過大,很容易導致試樣破碎。
(5)需要很好的耐心,欲速則不達。