透射电镜（TEM）样品制备方法解析

TEM 样品的制备方法多样，具体选择取决于材料本身的特性。恰当的制备方式直接影响透射电镜的成像质量与实际观察效果。举例来说，对于粉末样品或分散液，常采用超声分散法进行处理；合金类样品则可选用双喷电解抛光、离子减薄或聚焦离子束等技术中的一种或多种组合；而对于有机或生物样品，超薄切片技术和负染法则是较为常用的方法。

• 超声分散法

对于粉末状纳米材料或纳米材料分散液，最常用的制样方法就是超声波法。超声波法主要操作步骤如下：取少量样品放入易挥发、与样品不发生反应的溶剂当中，用超声波充分分散后滴至微栅或支持膜上，常温自然干或红外灯烘干便可进行TEM 观察，主要用于粉末材料的形貌观察、颗粒度的测定及结构与成分分析等。根据样品的性质选择合适的溶剂，常用的溶剂有水、乙醇、丙酮、氯仿等。

对于颗粒或粉末样品，使用TEM样品载网作为支撑是常见做法。载网直径通常为3.05毫米，个别场景下也选用2.3毫米直径。载网厚度多在5-30微米范围内，其网眼大小用目数定义。例如，100目载网表示每英寸（25.4毫米）含100条线。对于在有机溶剂体系中的纳米颗粒，推荐使用纯碳支撑膜。如果样品是分散在乙醇或甲醇中的粉末样品，普通的碳支持膜就能满足需求。

TEM纯碳支持膜铜网	TEM碳支持膜带有机芳华膜，25个/盒

具体制样步骤如下：

1. 取适量粉末样品，分散于与之不发生反应的溶剂中（通常选用纯乙醇），制备成溶液。易挥发溶剂（如乙醇）有助于粉末颗粒更稳固地吸附在支撑膜上，避免直接撒粉时小颗粒脱落污染设备。若使用带有碳涂层的载网，可进一步增强颗粒附着效果，降低污染风险；

2. 将载网置于辉光放电仪中，确保支撑膜面朝向离子源，进行短时间处理。此过程在高压电场下产生等离子体流，其作用是：清洁支撑膜表面；将膜表面性质由疏水性转变为亲水性，显著提高后续样品溶液在膜表面的铺展浸润性；

3. 使用微量移液器取5-10uL制备好的样品溶液，静置60秒以上以使较大颗粒沉降；

4. 将载网放置于干净的滤纸上，支撑膜面朝上，直接滴加溶液，轻轻挤压滴管丢弃底部大颗粒部分，保留剩余溶液滴加在载网的支撑膜表面。

    

• 双喷电解抛光法

双喷电解抛光技术主要应用于金属及合金薄膜样品的制备。在进行该工艺之前，通常需对样品进行预减薄处理，具体步骤如下：首先利用精密切割机或复式线锯将块状样品裁切为厚度约0.3 mm的均匀薄片；随后通过砂纸研磨使其达到约100 μm的厚度；再经机械抛光或化学抛光液进一步减薄至40 μm左右；最后使用冲孔机冲出直径为3 mm的圆片，作为终步减薄的试样。

 

• 离子减薄法

离子减薄法可用于陶瓷材料、合金、复合材料、多相半导体以及截面样品的TEM 样品制备。在离子减薄之前需要对样品进行预减薄，一般采用机械研磨的方法或金刚石切割试样，制备完成后放入TEM中进行观察。

 

• 聚焦离子束技术

聚焦离子束（Focused Ion Beam, FIB）技术的应用范围十分广泛，适用于绝大多数块体材料的透射电镜样品制备。与电解双喷、离子减薄等传统制样方法相比，FIB技术具备精度高、效率高和成功率高的显著优势，尤其能够针对材料中特定的微观区域进行精准取样和制样。

 

在利用透射电镜研究材料形态与结构时，样品必须固定在电镜专用的载网上，通常样品会借助聚焦离子束设备（FIB-SEM）将透射电镜样品焊接在FIB载网上，以开展后续分析工作。FIB载网可使样品在受到离子轰击时仍能保持稳定，为样品提供良好的支撑，常用的FIB载网有三齿铜网和四齿铜网。

 

FIB载网Omniprobe三齿铜网	FIB载网Omniprobe四齿铜网

 

• 超薄切片技术

超薄切片技术是透射电子显微镜（TEM）样品制备中的一种常用方法，尤其适用于生物样品、聚合物以及较软的无机材料。该类样品的制备过程通常较为复杂，以生物样品为例，一般需经历取材、固定、漂洗、脱水、浸透、包埋、修整定位和超薄切片等多个步骤，每一步骤都直接影响最终样品的质量和观察效果。

 

 

参考资料

[1] Zhiping Luo, A practical guide to transmission electron microscopy : fundamentals (First edition). Momentum Press. (2016).

[2] Lu Zhao, Wei Huixin, Chen Xia, et al. Review of preparation methods and techniques of TEM samples[J]. Science Technology and Engineering,2023, 23(19): 8039-8049.

[3] Rao D V S , Muraleedharan K , Humphreys C J .TEM specimen preparation techniques[J]. 2011.