阅读说明：本技术 一种新型冷冻扫描电镜样品台及抽样方法 (Novel frozen scanning electron microscope sample stage and sampling method ) 是由 张少鸿 莫家媚 苏秋成 于 2019-04-26 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种新型冷冻扫描电镜样品台,包括基座、下样品管和上样品管；基座开设有若干个样品安装槽,样品安装槽垂直贯穿基座的上下侧面；下样品管与上样品管大小相同且数量相匹配,下样品管与上样品管平头端两两相对接后将下样品管插入样品安装槽中,样品安装槽上端内径小于下样品管平头端的外径；基座还设置有用于将基座转移至冷冻传输系统制样舱中冷台上并实现固定的转接口。本装置适用于各种液体、半液体或泡沫样品的扫描电镜观察分析,且具有结构简单,使用操作方便；样品直接接触冷媒,冷冻速率快,避免或减少冰晶的产生；多样品同时进样,工作效率高,适用性广。(The invention discloses a novel sample stage of a frozen scanning electron microscope, which comprises a base, a lower sample tube and an upper sample tube, wherein the lower sample tube is arranged on the base; the base is provided with a plurality of sample mounting grooves which vertically penetrate through the upper side surface and the lower side surface of the base; the lower sample tubes and the upper sample tubes are same in size and are matched in number, the butt ends of the lower sample tubes and the upper sample tubes are butted in pairs, then the lower sample tubes are inserted into the sample installation grooves, and the inner diameter of the upper ends of the sample installation grooves is smaller than the outer diameter of the butt ends of the lower sample tubes; the base is also provided with a transfer port which is used for transferring the base to a cold platform in a sample preparation cabin of a freezing transmission system and realizing fixation. The device is suitable for the scanning electron microscope observation and analysis of various liquid, semi-liquid or foam samples, and has the advantages of simple structure and convenient use and operation; the sample is directly contacted with the refrigerant, the freezing speed is high, and the generation of ice crystals is avoided or reduced; and multiple samples are simultaneously fed, so that the working efficiency is high and the applicability is wide.)

一种新型冷冻扫描电镜样品台及抽样方法

技术领域

本发明涉及扫描电子显微镜样品制备技术领域，尤其涉及一种用于液体、半液体或泡沫进行样品的新型冷冻扫描电镜样品台及抽样方法。

背景技术

冷冻扫描电镜(Cryo-SEM)，是利用扫描电镜的超低温冷冻制样及传输技术，可实现直接观察液体、半液体及对电子束敏感的样品，如生物、高分子材料等。样品经过超低温冷冻、断裂、镀膜(喷金/喷碳)等制样处理后，通过冷冻传输系统转移至电镜内的冷台(温度可低至-185℃)即可进行电镜观察和分析。其中，快速冷冻技术使样品中的水在低温状态下形成玻璃态的冰，避免或减少冰晶的产生，从而不影响样品目标物质本身的相貌结构。冷冻传输系统保证在低温状态下对样品进行制样、传输和原位低温电镜观察分析，从而获得常规扫描电镜无法获取的信息。

冷冻扫描电镜自上世纪八十年代开始商业化发展，虽然有以上优势，但是传统扫描电镜的高能电子束打在样品上会使其局部融化，拍摄过程水分或溶剂升华，样品相貌变化，影响观察与分析。近期，随着高效探测器的研发成功和在电镜方面成功应用，提高了拍摄效率，电子束打在样品上，极短时间内就完成信号收集，完成拍摄，解决了冷冻电镜的发展瓶颈问题。特别是，低真空、低电压扫描电镜技术和电镜加速电压减速技术的发展与应用，使得可以在更低的真空条件下减少了样品的升华，在更低的加速电压下减少了电子束对样品的冲击，从而保证了观察、拍摄和分析的效果。

对于液体、半液体或泡沫样品，在进行冷冻扫描电镜观察前，样品需要经过预冷冻、真空转移传输，并根据研究目的可进行冷冻断裂、升华、镀膜等制样处理。这个过程大约需要半小时到一小时。目前业界使用的样品台一次操作只能装一至三个液体类样品，在进行多个样品的观测分析实验时，必须反复进行预冷冻、真空转移传输和制样处理，耗时耗力，工作效率很低。随着科研及工业的发展，样品分析测试需求日益增大，经常需要一次分析多个样品。特别是，平行样分析要求尽可能采用相同的条件和相同的处理过程。因此，很有必要研制多个样品同时进样的制样设备和实验方法，以降低劳动强度、运营成本和工作时间，提高工作效率。

发明内容

本发明的目的是克服上述现有技术的不足，提供一种用于液体、半液体或泡沫进行样品的新型冷冻扫描电镜样品台及抽样方法。

本发明是通过以下技术方案来实现的：一种新型冷冻扫描电镜样品台，用于液体、半液体或泡沫进行样品抽样，包括基座、下样品管和上样品管；所述基座开设有若干个样品安装槽，所述样品安装槽垂直贯穿所述基座的上下侧面；所述下样品管与所述上样品管大小相同且数量相匹配，所述下样品管与所述上样品管平头端两两相对接后将所述下样品管***所述样品安装槽中，所述样品安装槽上端内径小于所述下样品管平头端的外径；所述基座还设置有用于将所述基座转移至冷冻传输系统制样舱中冷台上并实现固定的转接口。

下样品管与上样品管的配合使用，可用于盛装样品；样品安装槽的设置，可放置下样品管并将其固定；样品安装槽上端内径小于下样品管平头端的外径，可是基座上侧面对下样品管平头端形成支撑，避免其滑落；若干个样品安装槽的设置，可实现一次性进行多个样品的分析实验，降低了劳动强度，提高了工作效率。

所述样品安装槽设置有4～12个。

若干个所述样品安装槽分为2～4排。

所述样品安装槽的纵截面为圆柱形。

所述样品安装槽的纵截面为圆锥形，其上端内径为1～2mm，其下端内径为2～5mm。圆锥形纵截面的样品安装槽，可便于使样品最直接接触过冷液氮雪泥快速冷却，并且槽孔容易清理。

所述下样品管的外径为1～2mm，其长度为3～6mm，其平头端外径为2～4mm。

所述下样品管与所述上样品管用胶水或靠样品的粘性将两者的平头端两两对接起来。

所述胶水为以OCT冰冻切片包埋剂与石墨乳剂以体积1:1为比例混合的胶水。

基于新型冷冻扫描电镜样品台的冷冻扫描电镜制样方法，包括如下步骤：

步骤一：用胶水将所述下样品管与所述上样品管的平头端两两对接粘牢或靠样品的粘性粘牢形成样品管，粘牢后***到设有4～12个样品安装槽的基座上，基座竖直安放，然后用注射器将样品注射到样品管中；

步骤二：将装有样品的基座用镊子转移到过冷液氮雪泥里面使其快速冷却，待其充分冷却后利用冷冻传输系统转移到制样舱中的冷台上，用冷刀将两两对接的样品管打断，露出待观察样品，再根据需要进行升华、镀膜等处理；

步骤三：将装有样品的基座通过冷冻传输系统转移到扫描电镜样品舱的冷台上进行超微结构观察；

步骤四：观察并对结果进行分析。

与现有技术对比，本发明的优点在于：本装置克服了业界使用的冷冻扫描电镜样品台装样少、工作效率低、样品管有一半没有直接接触到冷媒、以及冷冻速率受影响等缺点，适用于各种液体、半液体或泡沫样品的扫描电镜观察分析，且本发明具有结构简单，使用操作方便；样品直接接触冷媒，冷冻速率快，避免或减少冰晶的产生；多样品同时进样，工作效率高，适用性广。

附图说明

图1为本发明实施例的结构分解示意图；

图2为本发明实施例处于扫描电镜冷台上工作状态的结构示意图；

图3为本发明实施例的纵向剖面图；

图4为本发明实施例的横向剖面图；

图5为本发明实施例配合扫描电镜冷冻传输系统的转接口剖面示意图。

图中附图标记含义：1、基座；2、下样品管；3、上样品管；4、样品安装槽；5、转接口；6、样品。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明的内容做进一步详细说明。

实施例

参阅图1至图5，为一种新型冷冻扫描电镜样品台，用于液体、半液体或泡沫进行样品抽样，包括基座1、下样品管2和上样品管3；基座1开设有若干个样品安装槽4，样品安装槽4垂直贯穿基座1的上下侧面；下样品管2与上样品管3大小相同且数量相匹配，下样品管2与上样品管3平头端两两相对接后将下样品管2***样品安装槽4中，样品安装槽4上端内径小于下样品管2平头端的外径；基座1还设置有用于将基座1转移至冷冻传输系统制样舱中冷台上并实现固定的转接口5。本实施例中，样品安装槽4上端内径的内径与下样品管2外径相适应。样品6注射到对接的样品管中，在过冷的液氮雪泥充分冷冻后，通过转接口5将基座1转移到冷冻传输系统制样舱中的冷台上，在冷台上将上样品管3打断，留下下样品管2，露出待观察样品6。

下样品管2与上样品管3的配合使用，可用于盛装样品；样品安装槽4的设置，可放置下样品管2并将其固定；样品安装槽4上端内径小于下样品管2平头端的外径，可是基座1上侧面对下样品管2平头端形成支撑，避免其滑落；若干个样品安装槽4的设置，可实现一次性进行多个样品的分析实验，降低了劳动强度，提高了工作效率。

样品安装槽4设置有4～12个。

若干个样品安装槽4分为2～4排。

样品安装槽4的纵截面为圆柱形。

样品安装槽4的纵截面为圆锥形，其上端内径为1～2mm，其下端内径为2～5mm。圆锥形纵截面的样品安装槽4，可便于使样品最直接接触过冷液氮雪泥快速冷却，并且槽孔容易清理。

下样品管2的外径为1～2mm，其长度为3～6mm，其平头端外径为2～4mm。

下样品管2与上样品管3用胶水或靠样品的粘性将两者的平头端两两对接起来，以便在转移的过程中避免样品暴露在空气中，降低冷凝冰晶的形成而影响分析结果。

胶水为以OCT冰冻切片包埋剂(即O.C.T.Compound)与石墨乳剂(即ColloidalGraphite-Aquadag)以体积1:1为比例混合的胶水。OCT冰冻切片包埋剂(即O.C.T.Compound)、石墨乳剂(即Colloidal Graphite-Aquadag)为市购产品。石墨乳是把石墨固体微粒加在液体中业在液体中呈分散状态。石墨胶体粒子具有下述特点:分散状态时,粒子的沉降速度极为缓慢,常常保持均一的分散状态,液体的物理特性稳定,干燥涂膜状态时,每个粒子易向被涂敷面附着,因此涂膜的附着力很强。常见到的石墨乳有几种，包括锻造石墨乳、拉丝石墨乳、油剂石墨乳、阳极石墨乳。

基于新型冷冻扫描电镜样品台的冷冻扫描电镜制样方法，包括如下步骤：

步骤一：用胶水将下样品管2与上样品管3的平头端两两对接粘牢或靠样品的粘性粘牢形成样品管，粘牢后***到设有4～12个样品安装槽4的基座1上，基座1竖直安放，然后用注射器将样品注射到样品管中；

步骤二：将装有样品的基座1用镊子转移到过冷液氮雪泥里面使其快速冷却，待其充分冷却后利用冷冻传输系统转移到制样舱中的冷台上，用冷刀将两两对接的样品管打断，露出待观察样品，再根据需要进行升华、镀膜等处理；

步骤三：将装有样品的基座1通过冷冻传输系统转移到扫描电镜样品舱的冷台上进行超微结构观察；

步骤四：观察并对结果进行分析。

运用本样品台将多个液体、半液体或泡沫样品同时在过冷液氮雪泥中快速冷却，并真空转移传输到扫描电镜样品舱的冷台上进行超微结构观察和分析。

上列详细说明是针对本发明可行实施例的具体说明，该实施例并非用以限制本发明的专利范围，凡未脱离本发明所为的等效实施或变更，均应包含于本案的专利范围中。