用于带电粒子显微镜的低温样本的制备制造技术

本发明专利技术涉及用于带电粒子显微镜的低温样本的制备。一种为带电粒子显微镜中的研究制备样本的方法，由此该样本经受使用致冷剂的快速冷却，包括下面的步骤：‑提供用于输送低温流体的两个导管，这些导管中的每一个都打开进入管口，这些管口被布置成跨介于中间的间隙而面对彼此；‑将样本放置在所述间隙中；‑通过所述导管泵送低温流体以便从所述管口同时冲刷，由此从两个相对面将样本突然浸入在低温流体中。

Preparation of low temperature samples for charged particle microscopy

The present invention relates to the preparation of low temperature samples for charged particle microscopes. A method of preparing samples for the study of charged particles in the microscope, the samples subjected to rapid cooling using refrigerant, includes the following steps: providing a conduit for two cryogenic fluid, each of these tubes are open into the nozzle, the tube mouth is arranged across the gap between in the face of each other; samples will be placed in the gap; through the conduit of pumping cryogenic fluid from the nozzle at the same time to scour, resulting from the two opposite sides of the sample immersed in fluid in low temperature suddenly.

【技术实现步骤摘要】
用于带电粒子显微镜的低温样本的制备
本专利技术涉及为带电粒子显微镜中的研究制备样本的方法，借此使用致冷剂使该样本经受快速冷却。本专利技术另外涉及用于执行这样的方法的装置。本专利技术还涉及这样的样本在带电粒子显微镜中的使用，包括：-样本保持器，用于容纳样本；-冷却设备，用于至少在样本在所述样本保持器上时将所述样本维持在低温温度；-源，用于产生带电粒子射束；-照明器，用于引导所述射束以便照射样本；-检测器，用于响应于所述照射来检测从样本发出的辐射通量。术语“致冷剂”应该被解释为指的是处于低温温度（即处于或低于-150℃）的液体。这样的致冷剂的示例包括液态乙烷、液态丙烷、液态氧以及其混合物。
技术介绍
带电粒子显微镜是公知的并且对于对微观物体成像（特别地以电子显微学的形式）而言是越来越重要的技术。从历史来看，电子显微镜的基本种类已经经历到许多公知装置种类（诸如透射电子显微镜（TEM）、扫描电子显微镜（SEM）、和扫描透射电子显微镜（STEM））的演化，并且还经历到各种子种类（诸如所谓的“双射束”工具（例如FIB-SEM）的演化，其另外采用“机器加工的”聚焦离子束（FIB），从而例如允许诸如离子束铣削或离子束诱导沉积（IBID）的支持活动。更具体地：-在SEM中，通过扫描电子束来照射样本使来自样本的“辅助”辐射的发射物沉淀，例如以二次电子、背散射电子、X射线和光致发光（红外、可见和/或紫外光子）的形式；发出的辐射的该通量的一个或多个分量然后被检测并被用于图像累积目的。-在TEM中，将被用来照射样本的电子束选取为穿透样本的足够高的能量（为此样本通常将比SEM样本情况下的更薄）；从样本发出的透射电子的通量然后可以被用来创建图像。当以扫描模式操作这样的TEM时（因此变成STEM），讨论中的图像将在照射电子束的扫描运动期间被累积。关于这里阐明的一些主题的更多信息可以例如从下面的维基百科链接收集：http://en.wikipedia.org/wiki/Electron_microscopehttp://en.wikipedia.org/wiki/Scanning_electron_microscopehttp://en.wikipedia.org/wiki/Transmission_electron_microscopyhttp://en.wikipedia.org/wiki/Scanning_transmission_electron_microscopy作为对将电子用作照射射束的替代，还可以使用其他种类的带电粒子来执行带电粒子显微镜。在这方面，短语“带电粒子”应该被广义地解释为包括例如电子、正离子（例如Ga或He离子）、负离子、质子和正电子。关于基于非电子的带电粒子显微镜，可以例如从诸如下面的来源收集一些其他信息：https://en.wikipedia.org/wiki/Focused_ion_beamhttp://en.wikipedia.org/wiki/Scanning_Helium_Ion_Microscope-W.H.Escovitz,T.R.FoxandR.Levi-Setti,ScanningTransmissionIonMicroscopewithaFieldIonSource,Proc.Nat.Acad.Sci.USA72(5),1826-1828页(1975).http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/22472444应该指出，除了成像和执行（局部化的）表面改性（例如铣削、蚀刻、沉积等等）之外，带电粒子显微镜还可以具有其他功能，诸如执行光谱学、检查衍射图等等。在所有情况下，带电粒子显微镜（CPM）将包括至少下面的部件：-辐射源，诸如肖特基电子源或离子枪。-照明器，其用来操控来自源的“原始”辐射射束并且对其执行某些操作（诸如聚焦、畸变减轻、（利用孔径）裁切、滤波等等）。其通常包括一个或多个（带电粒子）透镜，并且还可以包括其他类型的（粒子）光学部件。如果需要，照明器可以被提供有偏转器系统，其可以被调用来促使其输出射束跨过被研究中的样本执行扫描运动。-样本保持器，可以在其上容纳和定位（例如倾斜、旋转）研究中的样本。如果需要，该保持器可以被移动以便影响射束关于样本的期望扫描运动。一般来讲，这样的样本保持器将被连接到诸如机械台的定位系统。保持器可以包括将样本维持在给定（热或冷）温度范围的装置，在当前专利技术的特定环境中，其通常将包括用于将样本维持在低温温度的装置。-检测器（用于检测从被照射的样本发出的辐射），其本质上可以是单一的或复合的/分布式的，并且其可以根据被检测中的辐射而采用许多不同形式。示例包括光电二极管、CMOS检测器、CCD检测器、光伏电池、X射线检测器（诸如硅漂移检测器或Si（Li）检测器）等等。一般来说，CPM可以包括若干种不同类型的检测器，可以在不同情况下调用它们的选择。在扫描类型装置（例如诸如SEM或STEM）的特定情况下，CPM将包括：-扫描装置，其用于产生辐射射束和样本的相对扫描运动，由此促使该射束描绘出样本（的呈现表面）上的预定（二维）扫描图案。然后，基于扫描图案上每个采样点的检测器输出来构造图像，由此构造所述样本（表面）的（二维）图。如上文提到的，这样的扫描装置可以例如基于射束（扫描）偏斜或保持器（扫描）运动。在透射型显微镜（诸如例如（S）TEM）的情况下，CPM还将包括：-成像系统，其实质上采用透射通过样本（平面）的带电粒子并且将它们引导（聚焦）在分析装置（诸如检测/成像设备、分光镜装置（诸如EELS模块）等等）上。就上文提到的照明器而言，成像系统还可以执行其他功能（诸如畸变减轻、裁切、滤波等等），并且它通常将包括一个或多个带电粒子透镜和/或其他类型的粒子光学部件。在下文中，通常在电子显微镜的具体环境中（通过示例的方式）阐述本专利技术。然而，这样的简化仅仅意图用于清楚/说明性目的，并且不应该被解释为限制。需要被存储在含水液体（诸如水、电解液、细胞液、血浆等等）主体中并在其中进行研究的生物样品（诸如细胞、细胞成分、单细胞生物体等等）可以呈现对于它们在CPM中的检查的重大挑战，因为：-被引入到CPM的（准）真空环境中的含水液体将开始除气/沸腾，因此易于降低样品的质量；-为了防止这个情况，样本（样品+含水液体）可以在被引入到所述真空之前首先被冷冻；-然而，为了防止由（锋利）冰晶体的形成引起的对样品的损坏，这样的冷冻通常必须被非常快速地执行，目的是在没有显著冰结晶的情况下实现样本玻璃化（凝固为非结晶、玻璃状的相）。为了促进这样的玻璃化（但还允许在透射型CPM（诸如TEM）中研究样本），样本应该是相对薄的（薄片状的），但是一个样本应仍能够通过其边缘支持自己（使得所采用的支撑装置对射束穿透没有显著影响）。为此，如果通常使用网格状保持器（诸如所谓的TEM自动网格®），则使带孔膜（诸如所谓的“多洞碳薄膜”）跨越该网格状保持器，在那些孔中（通过表面张力效应）可以容纳少量的样本。在S.Kasas等人的文章Vitrificationofcryoelectronmicroscopyspecimensrevealedbyhigh-speedphotographicimag本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种为带电粒子显微镜中的研究制备样本的方法，由此该样本经受使用致冷剂的快速冷却，其特征在于下面的步骤：‑提供用于输送低温流体的两个导管，这些导管中的每一个都打开进入管口，这些管口被布置成跨介于中间的间隙而面对彼此；‑将样本放置在所述间隙中；‑通过所述导管泵送低温流体以便从所述管口同时冲刷，由此从两个相对面将样本突然浸入在低温流体中。

【技术特征摘要】
2015.12.11 EP 15199462.11.一种为带电粒子显微镜中的研究制备样本的方法，由此该样本经受使用致冷剂的快速冷却，其特征在于下面的步骤：-提供用于输送低温流体的两个导管，这些导管中的每一个都打开进入管口，这些管口被布置成跨介于中间的间隙而面对彼此；-将样本放置在所述间隙中；-通过所述导管泵送低温流体以便从所述管口同时冲刷，由此从两个相对面将样本突然浸入在低温流体中。2.根据权利要求1所述的方法，其中：-所述导管被布置在柱塞中，由此每个导管具有在柱塞底面上的入口孔径，并且所述间隙被提供为柱塞顶面中的狭槽；-在所述柱塞下面提供低温流体浴液；-使用将向下压力施加在所述柱塞上的工具来将所述样本插入到所述狭槽中，由此至少部分淹没柱塞并引起所述浴液中的低温流体流入所述入口孔径中并通过所述管口出现。3.根据权利要求1或2所述的方法，其中：-所述样本是基本上平面的，具有相对定位的主表面；-该样本被布置在所述间隙中以使得所述主表面面向所述管口。4.根据权利要求3所述的方法...

【专利技术属性】
技术研发人员：HW雷米格伊，
申请(专利权)人：FEI公司，
类型：发明
国别省市：美国,US