透射电镜样品杆的种类

透射电镜样品杆的种类和特性简介张柏林41060045材物102班摘要：材料的宏观性能往往与其本身的成分、结构以及晶体缺陷中原子的位置等密切相关，在电子显微镜下观察微观结构离不开样品杆或样品台。本文介绍透射电镜样品杆的种类，以及对各种样品的功能、特点作简要介绍。我们做好一个样品，首先要安置在样品杆上，然后插入TEM样品台才能进行抽真空、观察，样品杆的重要性还在于它是要插入物镜，色差又与物镜性能相关联，这也就使样品杆与TEM的分辨率联系在一起。在历史上样品杆有两种设计形式，侧入式和顶入式样品杆，每种设计都需要配合相应的样品杆以允许样品插入电子束通路的时候不会损害TEM的光学性质或者让气体进入TEM的真空区域。侧入式的样品放置在一个较长的金属杆的尖端，金属通常是黄铜或不锈钢，沿着金属杆是一些聚合物真空环，以保证在将样品插入TEM的时候拥有足够的真空气密性。图1侧入式样品杆模型顶入式样品杆包括一个几厘米长的小盒，盒沿轴有一个钻孔，样品被放置在洞中，可能需要利用一个小的螺丝来将样品固定在合适的位置。样品盒将被插入气闸中，其钻孔与TEM光轴垂直。在密封后，将操作气闸以将样品盒推入正确的位置，这时钻孔将与TEM的光轴一致，电子束将穿过样品盒的钻孔射入样品。由于阻碍了TEM的XEDS分析，顶入式样品台已经越来越少了，只有HRTEM才需要这种顶入式的样品台。下面介绍侧入式样品杆的各个类型及其主要特点。1单倾台（Single-tiltholder）单倾台是最简单、最便宜，也是最耐用的一种的样品台，一般用于衍射衬度的研究。2快换台（Quickchangeholder）快换台也是单倾台的一种，用一个杠杆臂夹住样品，但对样品施加的力不大。它不适用于磁性试样，但对陶瓷类材料很适用。图2从上至下依次为：旋转台、加热台、致冷台、双倾台、单倾台3多样品台（Multiple-specimenholder）多样品台也可以是单倾的，只是它可以同时放置5个样品。当然也有双倾的多样品台，双倾台一般只能放置两个样品。多样品台有利于一次性观察在相同条件下的几个样品，减少了换样品抽真空的麻烦。图3多样品台4大样品台（Bulkspecimenholder）这种样品台用于观察表面形貌和衍射花样。大样品比一般3mm的样品要大，通常是10mmx5mm。图4大样品台5双倾台（Double-tiltholder）双倾台可以在两个维度灵活地转动样品，因此很有利于观察晶体结构物质的表面形貌和衍射花样。6倾转台（tilt-rotateholder）这种样品台可以选择你要转动的轴，并且给出了最大的转动角。7低背景衬度台（Low-backgroundholder）这种样品台的夹持环是由Be做成，可以有效地减少轫致辐射X射线和特征X射线，因此它是XEDS研究的必备工具，它可以是单倾的、双倾的，也可以是致冷的。8加热台（Heatingholder）加热台可以加热到大约1300℃，通过一个热电偶来测量。9致冷台（Coolingholder）致冷台可以提供液氮或液氦的温度。10应变台（Strainingholder）应变台夹持着样品的两端，并且可以在其一端提供一个载荷，因此可以用于观察样品的变形过程。11Cryo-transferholder12EBICandCLholders总结：样品台是透射电镜必不可少的一个重要元件，不同的样品台可以提供不同的实验条件。根据不同的实验要求选择不同的样品台来进行显微观测是十分重要的。参考文献：[1]王裕文.透射电镜样品倾转台工作程序.华南冶金院学报.1991.[2]DavidB.WilliamsandC.BarryCarter.TransmissionElectronMicroscopy:ATextbookforMaterialsScience.清华大学出版社.2007.