技术领域
[0001] 本
发明涉及一种高精度透射电镜样品研磨器，属于
电子显微镜样品制备机械技术领域。
背景技术
[0002] 制备金属或陶瓷材料透射电镜样品的一般步骤为线切割(样品厚度约为1mm)→研磨(即粗磨、细磨和
抛光，厚度减小到50μm左右)→
电解双喷或离子减薄(样品最终厚度在100nm以下)。目前，对于研磨步骤所使用的研磨器而言，能控制样品厚度的主要研磨仪器有两种，一种是纯手动的三
角研磨器，另一种是自动磨抛仪。金属材料样品
水平研磨器由固定样品的圆台以及套在圆台外部控制水平的圆环构成。陶瓷材料样品三角研磨器由圆盘、呈三角形分布的螺旋测微研磨脚以及固定样品的透明玻璃样品托构成，其控制样品减薄厚度的主要原理是以样品托为基准，通过三个螺旋测微研磨脚调节水平方向的高度来粗略控制样品研磨的厚度，是否达到离子减薄用样品的厚度往往是根据对粘的
硅片在
光学显微镜下透红光来判定。自动磨抛仪主要由
研磨盘、调节水平和垂直高度的悬臂、调节研磨盘转速和悬臂研磨动作的电子控制系统构成。样品研磨减薄过程的厚度可以时时地显示在仪表上，当样品达到设定的研磨厚度时，系统会自动停止研磨。
[0003] 然而。陶瓷样品三角研磨器制备样品存在四个方面的问题：(1) 由于调节水平高度的螺旋测微研磨脚末端与金刚石
砂纸之间的
接触面为圆面，很难一次性将样品置于完全水平
位置；(2) 研磨过程中研磨脚与其接触面为硬接触，很容易使研磨脚磨损而影响研磨器的水平控制精度；(3) 由于样品托的形状和尺寸限制，研磨的样品只针对陶瓷材料，不适用于
块体金属材料；(4) 由于原因(2)导致该仪器只能手动研磨而不适用于旋转研磨盘的机械研磨。自动磨抛仪也存在以下问题：(1) 因为使用前需要做很多前期的对中工作，因此操作过程相对复杂且繁琐；(2) 与三角研磨器类似，该仪器装置只针对陶瓷材料制样，不适用于块体金属材料；(3) 在样品还没达到最终减薄厚度时，通常需要将其取下然后手动研磨至需要减薄的最终厚度；(4) 对于Triple研磨器等，样品制备的成功率不高。
发明内容
[0004] 本发明所要解决的技术问题是，克服
现有技术的缺点，提供一种高精度透射电镜样品研磨器，研磨脚末端采用
牛眼万向轮与砂纸点接触，可以精确快速调整研磨器至水平位置，提高样品制备的成功率和工作效率。
[0005] 为了解决以上技术问题，本发明提供一种高精度透射电镜样品研磨器，包括研磨装置与调节装置，研磨装置包括研磨托盘、样品托、四个测微器和四个牛眼万向轮，测微器通过设置其上的
螺纹垂直连接研磨盘，各测微器两两对称分布于研磨盘上，测微器的末端型面联接牛眼万向轮构成研磨脚，样品托通过
螺栓固定于研磨托盘的研磨端；调节装置包括工字形槽和安装于工字形槽中段的水平
支架，水平支架上具有两条平行的用于测微器通过的
导轨槽，水平支架与工字形槽的上
固定板相平行，上固定板与水平支架之间构成用于卡接研磨托盘的固定槽，上固定板上具有四个与牛眼万向轮相对应的
槽孔，上固定板的上表面
覆盖载玻片。
[0006] 使用时，首先将研磨器倒立，研磨托盘放置于调节装置的固定槽内，用少量水将载玻片润湿，然后放置于调节装置上固定板的上表面，调节四个测微器使样品托处于完全水平的位置；其次，用
石蜡将切割好的样品堆粘到样品托上，根据样品最终研磨的厚度和砂纸的型号，设置不同阶段下样品减薄量的程度；最后；将带样品的研磨器直接放置于砂纸上进行研磨，达到每一步设置的减薄量后更换更细的砂纸进行研磨，达到所要求的最终厚度即可。
[0007] 本发明进一步限定的技术方案是：测微器采用螺旋测微器，螺旋测微器在研磨托盘上呈对称方形分布，方形分布之间的宽度为50mm、长度为70mm，所述螺旋测微器的量程为0-50mm。
[0008] 更优选地，研磨托盘的材料可采用不锈
钢合金或
铝合金或镁合金，对于块体金属材料，研磨仪的主体
支撑构架，即研磨托盘采用
不锈钢合金制作，增加样品的压
力从而增加研磨效率。对于陶瓷材料而言，为了减轻整体重量和提高耐
腐蚀性，研磨仪的研磨托盘采用
铝合金或者镁合金制作。
[0009] 更优选地，研磨托盘的长度为100mm、宽度为80mm。
[0010] 优选地，样品托为方块形，样品托上具有沿中心线水平延伸的凹槽，凹槽的截面为凸形，凹槽包括相连接的水平槽和竖直槽。
[0011] 优选地，螺栓包括螺栓头和螺杆，螺栓头与水平槽卡接，螺杆沿竖直槽延伸并穿过研磨托盘上的固定孔与
螺母连接。
[0012] 优选地，研磨脚点接触砂纸，所述研磨脚高度每提高1mm，所对应楔形角度为0.7度，牛眼万向轮与砂纸之间的接触方式为软接触，使用过程中不会因为研磨脚的磨损而减低研磨的精度和效果。
[0013] 本发明的有益效果是：可以同时适用于金属和陶瓷透射电镜样品的高精密减薄；研磨器可以一次性快速精确调整至完全水平；有效提高工作效率；制备时可以直接在带砂纸的旋转研磨盘上进行研磨，省时省力而不损失样品的减薄效果，同时，降低了研磨过程中研磨脚对砂纸产生的无形损耗；该装置具有良好的抗腐蚀性以及持久耐用性，且制造加工以及操作过程简便。
附图说明
[0014] 图1为本发明的研磨装置结构示意图。
[0015] 图2为本发明的调整装置结构示意图。
[0016] 图3为本发明的研磨托盘结构示意图。
[0017] 图4为本发明的样品托结构示意图。
具体实施方式
[0019] 本实施例提供的一种高精度透射电镜样品研磨器，如图1至图2所示，包括研磨装置1与调节装置2，研磨装置包括研磨托盘3、样品托4、四个测微器5和四个牛眼万向轮6，测微器5通过其上的螺纹垂直贯穿连接研磨盘，研磨脚相对于研磨托盘的高度可以通过测微器的调节旋钮进行调节3，各测微器5两两对称分布于研磨盘3上，测微器5的末端型面联接牛眼万向轮6构成研磨脚，样品托2通过螺栓7固定于研磨托盘1的研磨端；调节装置2包括工字形槽8和安装于工字形槽中段的水平支架9，水平支架9与工字形槽8的上固定板相平行，上固定板与水平支架9之间构成用于卡接研磨托盘3的固定槽，上固定板上具有四个与牛眼万向轮相对应的槽孔10，上固定板的上表面覆盖载玻片11。
[0020] 测微器5采用螺旋测微器，螺旋测微器在研磨托盘上呈对称方形分布，方形分布之间的宽度为50mm、长度为70mm，所述螺旋测微器的量程为0-50mm。
[0021] 研磨托盘3的材料可采用不锈钢合金或铝合金或镁合金，对于块体金属材料，研磨仪的主体支撑构架，即研磨托盘采用不锈钢合金制作，增加样品的压力从而增加研磨效率。对于陶瓷材料而言，为了减轻整体重量和提高
耐腐蚀性，研磨仪的研磨托盘采用铝合金或者镁合金制作。
[0022] 研磨托盘3的长度为100mm、宽度为80mm，如图3所示，研磨托盘上具有四个用于连接测微器的连接孔3-1，其研磨端下侧设有用于固定样品托的安装槽3-2，安装槽3-2上设有固定孔3-3。
[0023] 样品托4为方块形，如图4所示，样品托4上具有沿中心线水平延伸的凹槽4-1，凹槽4-1的截面为凸形，凹槽4-1由相连接的水平槽和竖直槽构成。
[0024] 螺栓7包括螺栓头和螺杆，螺栓头与水平槽卡接，螺杆沿竖直槽延伸并穿过研磨托盘上的固定孔与螺母连接。
[0025] 如果研磨样品要求为楔形，则可通过调节远离样品托的一对研磨脚来实现研磨脚点接触砂纸，所述研磨脚高度每提高1mm，所对应楔形角度为0.7度，牛眼万向轮4与砂纸之间的接触方式为软接触，使用过程中不会因为研磨脚的磨损而减低研磨的精度和效果。
[0026] 对于韧性较好的金属样品来说，研磨托盘3可以采用
密度相对较高的不锈钢合金制作，增加样品的研磨效率；对于脆性较大的陶瓷样品来说，研磨托盘3采用密度较低的铝合金/镁合金制作，减轻陶瓷样品的受力从而降低研磨过程中样品开裂的可能性。首先，将研磨器倒立放置于水平/厚度调节装置，用少量水将载玻片11润湿，然后放置于带四个孔的水平/厚度调节装置2上端，调节四个测微器5使样品托上处于完全水平的位置；其次，用石蜡将切割好的样品对粘到样品托4上，根据样品最终研磨的厚度和砂纸的型号，设置不同阶段下样品减薄量的程度；最后；将带样品的研磨器直接放置于砂纸上进行研磨，达到每一步设置的减薄量后更换更细的砂纸进行研磨，达到所要求的最终厚度即可。最终制备得到的金属
薄膜样品厚度均匀，不会出现边角磨失的情况，另外还适用于更大尺寸样品的研磨，从而显著提高样品制备的成功率、实验效率和实验效果，制备得到的脆性较大的陶瓷薄膜样品，其透光度约为10微米，且厚度均匀、样品边角无损伤以及表面无划痕和明显裂纹。
[0027] 该设备可同时适用于金属和陶瓷透射电镜样品的高精密减薄，改变了研磨脚末端与砂纸接触面之间的方式；增加了精确调节研磨仪水平和样品厚度的装置，优化了样品托的尺寸和形状； 减少了研磨过程中操作步骤；提高了电镜样品制样的成功率和工作效率。
[0028] 除上述实施例外，本发明还可以有其他实施方式。凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围。
