[发明专利]聚焦离子束和纳米离子探针原位表征通用样品台及方法

说明书

本发明公开了一种聚焦离子束和纳米离子探针原位表征通用样品台及方法，该通用样品台包括：用于通过样品载网固定待测样品的样品托；用于对所述样品托进行0‑90°范围内角度控制的角度调节组件；用于固定或拆卸样品托的锁定轴，用于承载所述样品托，便于样品托能够安装在聚焦离子束和扫描电镜常规样品座上的支撑架；样品托的前端设有固定夹具，样品托的两端分别与角度调节组件和锁定轴的一端连接，角度调节组件和锁定轴的另一端分别与支撑架的上端活动连接。采用通用样品台进行测试样品时的测试步骤简单，通过多功能样品台安装到不同的显微表征设备中，避免了薄片样品多次夹取造成的损伤和污染。样品台装置结构简单，便于加工，成本极低。

技术领域

本发明涉及矿物纳米微区形貌、成分、结构和同位素等信息的多维度多尺度表征技术，特别涉及一种适用于陨石、月壤等行星科学珍稀样品的聚焦离子束和纳米离子探针原位表征通用样品台及方法。

背景技术

近年来行星科学的发展迅速，月壤、陨石等样品对原位微区表征的需求快速增长，但由于样品珍贵，如果能够对样品实现跨设备原位表征则能够减少样品用量，并实现多尺度多维度的数据分析，极大的促进该学科的进步。聚焦离子束双束(FIB)、扫描电子显微镜(SEM)和纳米离子探针(NanoSIMS)作为重要的原位微束微区表征手段广泛应用于材料科学、生命科学、地球和行星科学等领域。聚焦离子束能够在获得样品表面信息之后进行样品截面的加工，选取感兴趣的区域，结合纳米操作手提取出来，用沉积铂或碳的形式固定到载网上；扫描电镜主要是通过电子与试样的相互作用获取样品表面的形貌、结构和成分，并能利用阴极荧光探头获得物质的发光特性；纳米离子探针是一种能够原位分析固体物质表面化学成分的质谱仪。主要用于分析试样所含元素及同位素的丰度，是材料、矿物和生物样品分析的关键设备，分辨率可以最高达到50nm。如果能将这些原位分析手段进行有效结合，将可以在微纳米尺度上实现行星样品的结构、成分和同位素精确分析，从而解决许多关键性科学问题。

通常技术人员都是利用聚焦离子束双束进行样品的切割、提取和固定制备出需要的薄片样品固定到载网上，不同厂商的聚焦离子束观察角度为54°或者52°；然后用扫描电镜腔室内的探头进行结构分析，但由于探头位置较远，无法采集高分辨结构图像且观察的样品平面与探头不垂直，存在一定的畸变，另外由于样品不是水平放置还导致无法获得阴极荧光等特性；如果需要进行高分辨率扫描电镜观察和分析，需要把载网取下后平放到其他样品台上用碳胶固定才能分析。如果要进行原位同位素分析，也同样需要用镊子夹取出载网再次放到纳米离子探针载台上，用压片进行固定才能进行同位素的测试。由于样品需要在不同平台之间进行转移和操作，严重的依赖于实验人员的操作经验，经常会出现样品丢失或者铜网弯曲影响实验结果的情况。因此，普通的测试方法和样品台显然无法满足行星科学的珍稀样品分析。因此，面临的技术需求可以总结为：需要发明一种跨设备表征样品台及测试方法，简化实验步骤，并设计新的通用样品台装置，满足既可以将样品台放置到聚焦离子束设备中实现对样品的竖直加工，又可以实现扫描电镜平面样品观察，还能在不取下载网样品的状态下把样品托放置到纳米离子探针等设备中进行陨石、月壤等行星科学珍稀样品多维度多尺度的表征分析。

发明内容

针对科学研究的需求和现有技术存在的问题，本发明的目的是提供一种聚焦离子束和纳米离子探针样品台及原位表征方法，简化实验流程，用于陨石、月壤等行星科学珍稀样品在微纳米尺度上进行样品的截面加工、结构、成分和同位素原位测试分析。

为了实现上述目的，本发明是通过如下技术方案实现的：一种聚焦离子束和纳米离子探针原位表征通用样品台，其特征在于，所述通用样品台包括：

一样品托，用于通过样品载网固定待测样品，实现在不接触样品的情况下实现跨设备原位检测；

一角度调节组件，用于对所述样品托进行0-90°范围内角度控制，满足聚焦离子束竖直切割和扫描电镜水平高分辨分析；

一锁定轴，用于固定或拆卸所述样品托；

一支撑架，用于承载所述样品托，便于样品托能够安装在聚焦离子束和扫描电镜常规样品座上；