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透射电镜样品制备，从零到精通的全攻略

经验 2024年09月17日 06:00 119 力岩

在微观世界的探索中，透射电子显微镜（Transmission Electron Microscopy, TEM）以其超高的分辨率和强大的成像能力，成为科学家们研究纳米材料、生物细胞结构等微观世界不可或缺的重要工具，高质量的TEM图像不仅依赖于设备本身，更离不开精心设计和执行的样品制备技术，本文将从基础理论出发，详细探讨TEM样品制备的各种方法与技巧，帮助读者掌握这一复杂而精细的过程。

透射电镜的基本原理与要求

透射电镜通过高能电子束穿透样品后被电子透镜聚焦放大形成图像，TEM样品必须满足以下条件：

1、薄：一般厚度需控制在100nm以内，以确保足够多的电子能够穿过样品；

2、均匀：样品整体厚度应尽量保持一致，避免因局部过厚而导致信息丢失或失真；

3、稳定：在观察过程中不能发生形态变化，否则会影响成像质量；

4、无污染：样品表面及内部均不应含有杂质，以免干扰成像结果。

常见的TEM样品制备方法

1. 超薄切片法

适用于大多数固态样品，尤其是生物组织，步骤如下：

固定：用甲醛、锇酸等固定剂迅速固定目标区域，防止其结构改变；

脱水：逐渐提高乙醇浓度进行脱水处理，去除样品内水分；

浸渗树脂：将脱水后的样品浸入环氧树脂中，使其完全渗透；

透射电镜样品制备，从零到精通的全攻略

聚合：加热固化树脂，使样品变得坚硬；

切片：利用超薄切片机将样品切成约50-100nm的薄片；

染色：使用重金属盐类如醋酸铀、柠檬酸铅对切片进行染色，增强对比度。

2. 离子减薄法

针对金属、合金等硬质材料，具体流程包括：

机械抛光：先通过砂纸、金刚石悬浮液等手段将样品打磨至一定厚度；

离子铣削：利用惰性气体离子束轰击样品表面，逐渐去除材料直至达到所需厚度。

3. 液滴沉积法

主要用于胶体溶液中的纳米颗粒或生物大分子：

滴涂：将含有目标物质的液体滴加在碳膜支持膜上；

干燥：自然风干或低温真空干燥，使溶剂挥发；

负染：可选步骤，对于某些不易观察的样品，可用磷钨酸等负染剂增加反差。

影响TEM样品质量的因素分析

样品选择：不同的样品特性决定了最适合的制备方案；

操作技巧：如切片时的角度、速度，离子铣削时的能量密度等都直接影响最终效果；

环境条件：温度、湿度的变化也可能造成样品损伤；

设备维护：保持仪器良好状态是获得优质图像的前提。

未来发展方向展望

随着纳米科学技术的进步，人们对TEM样品制备提出了更高要求：

自动化程度提升：减少人为误差，提高效率；

多功能集成：如结合原位加热、冷却等功能，拓宽应用领域；

非破坏性检测：寻找新的方法实现对敏感样品的无损观察；

智能化辅助：运用AI技术优化参数设置，改善用户体验。

透射电镜样品制备是一项极具挑战性的任务，需要理论知识与实践经验相结合，希望通过本文介绍，大家能够对这一领域有更加全面深入的理解，在日后的科研工作中游刃有余地开展相关工作。

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