[发明专利]包括多孔金属箔的电子显微镜样品支架

说明书

一种电子显微镜样品支架，包括：支架部件；和包括多孔区域的金属箔。支架部件被配置成提供结构稳定性给金属箔，并且金属箔的多孔区域配置成接收电子显微样品。还提供了一种制造此类电子显微镜样品支架的方法，一种使用此类电子显微镜样品支架成像的方法和一种可操作用于进行此类成像的设备。根据多个方面和多个实施方案的电子显微镜样品支架可以减少电子显微镜中的粒子运动和/或样品充电，并因此改善可获自电子显微图像的信息内容。适当设计和构造的支架可以导致提高的每个粒子的分辨率和提高的(例如生物样品的)3D重建中角取向的精确度。这可以使比之前使用EM技术可能的更小且更困难的蛋白质结构的确定成为可能。

发明领域

本发明涉及一种电子显微镜样品支架；一种制造此类电子显微镜样品支架的方法；一种使用此类电子显微镜样品支架成像的方法和一种可操作用于进行此类成像方法的设备。

背景

可以将电子显微镜技术用以样品成像。根据此类技术，将电子束用以“照射”样品。样品在电子束中的存在导致电子束的变化。可以检查由样品导致的电子束的变化以产生样品的放大的图像。

为了通过电子束照射，必须将样品恰当支撑在所述束中。通常形成电子束的电子具有高的能量，并且要理解的是，在电子束内将目标物(例如用于检查的样品)与保持样品在适当位置的支架一起轰击可能导致支架和/或样品的物理、化学和/或电变化。这种变化可能影响通过使用电子显微镜技术得到的结果，包括图像分辨率。

期望提供一种用于电子显微镜技术中的样品支架，所述支架可以解决一些已知样品支架的特征。

概述

因此，第一方面提供一种电子显微镜样品支架，所述电子显微镜样品支架包括：支架部件；和包括多孔区域的金属箔；所述支架部件被配置成提供结构稳定性给所述金属箔，并且所述金属箔的所述多孔区域被配置成接收电子显微镜样品。

第一方面认为，包括例如纳米级粒子的样品的电子显微图像中的信息内容可以由以下各项限定：单独的粒子的电子束诱导的运动；由电子束和/或样品支架(例如碳基底)的化学变化诱导的样品上的电荷积累。在图1至3中示意性说明这种现象。

以上描述的现象可能是与电子低温显微镜特别相关的，电子低温显微镜也被称为低温电子显微镜，其中使用透射电子显微镜在低温下研究样品。电子低温显微镜技术可能特别有用于冷冻的、与水结合的生物学样品的研究。作为例如先前提到的那些现象之类的现象的结果，信息内容的损失可能限制由电子低温显微镜收集的涉及此类冷冻的水合的生物学样品(特别涉及此类样品的图像的3D重建)的图像的分辨率。作为可获得的受限信息的结果，已知的技术对单独的粒子的角取向的精确度施加限制，使得不能可靠地使更小的粒子，例如那些小于～500kDa的粒子。

第一方面认为，在电子显微镜中金属栅格支架的使用是已知的并且多孔碳膜的使用是已知的同时，支撑样品用于分析的精细多孔金属箔的使用可以具有优点，尽管在第一个实例中看来是可能有损于所得图像的结构。具体地，可以认为将样品放置在提供于金属箔中的孔(hole)的区域中将导致更差的图像，因为金属箔对于电子束是不透明的并且可能导致对入射电子束的不当干涉。结果，典型地已经使用多孔碳基底，那些基底被例如金属栅格支撑，金属栅格可操作以增加力学稳定性给样品支架并如所需的将电子从样品“传导”离开。

根据第一方面的样品支架包括金属箔，所述金属箔具有这样的性质：选择所述性质以允许其提供例如足够的二次电子给位于金属箔中小孔(pore)区域的样品，条件是金属箔在入射电子束内被正确地对齐。这种二次电子可以随后将暴露给入射电子束期间积累在样品中的正电荷中和。适当地选择的金属的电子产率可能起到将由箔的小孔区域中的样本(sample)或样品(specimen)经历的充电效应最小化的作用。此外，可以选择金属使得其在电子束的存在下是基本上惰性和不反应的。适当选择的金属的不反应的性质可以使箔的力学变形最小化。