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金属 TEM 薄区难制取？这款国产离子减薄仪低损伤制样方案来了！
发布时间：
2026-08-18
透射电子显微镜（TEM）是解析金属材料微观晶相、内部组织结构的核心表征设备，但 TEM 观测对样品厚度有着严苛要求：待测薄片厚度必须控制在 200 nm 以内，否则电子束无法穿透，无法获取清晰微观形貌与晶格信息。
黄铜作为应用广泛的典型合金材料，为探究其原生内部组织结构、外力作用下的微观演变规律，需制备合格超薄透射样品。传统机械研磨仅能做到微米级减薄，难以达到纳米级观测标准，离子减薄成为金属 TEM 样品最终减薄的关键工序。本文采用鼎竑 GU-AI9000 离子减薄仪 开展黄铜样品减薄试验，完整展示样品前处理、仪器工艺参数、减薄效果及 TEM 表征结果，同步解析设备核心产品优势，验证该设备在黄铜类金属超薄样品制备中的实用性与优越性。
鼎竑GU-AI9000离子减薄仪
本次试验核心设备为 鼎竑 GU-AI9000 离子减薄仪，作为一体式 TEM 制样设备，集成体视实时观测系统、触控操作屏、双独立离子枪模组，搭配灰度自动监测、破孔自动停机预警功能，适配金属、合金、陶瓷、涂层等多类透射样品精密减薄，核心产品优势如下：
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无磁双离子源设计，制样损伤极低
搭载独有无磁聚集离子束结构，不会吸附磁性碎屑污染样品、损耗离子枪；双枪可独立调控电压、电流，双面同步轰击让减薄均匀度大幅提升；0–10keV 宽能量区间，支持高压粗减提速 + 低压精抛保结构分段工艺，能最大限度降低黄铜表面变形层、非晶化损伤，完整保留材料原始晶格组织。
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大束斑成型，有效薄区面积充足
离子束光斑覆盖范围广，减薄后样品穿孔周边可形成直径≥500nm 连续超薄区域，无需多次补减，单次制样即可满足多视场 TEM 观测需求，完美解决黄铜等金属薄区小、成像点位少的痛点。
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全自动智能监测，无需人工值守
内置光学实时观测通道 + 灰度智能识别系统，可自定义灰度阈值、破孔预警数值，样品达到预设穿孔状态自动停机，避免过度减薄直接打穿样品，大幅降低操作人员试错成本。
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紧凑型真空制冷系统，适配多场景实验室
整机内置隔膜泵 + 涡轮分子泵组合，抽气速度快，大气至工作真空仅需 3min，无需外接大型水冷机组，节省实验室台面空间；标配半导体冷台可制冷至 - 30℃，热敏感金属、易氧化合金均可稳定制样，也可按需升级液氮低温制冷模块。
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一机多用、通用性强
融合离子减薄、离子研磨、离子抛光三大功能，除铜合金外，仅微调离子角度、电压、时长，即可完成钢铁、铝镁合金、陶瓷、薄膜、半导体材料 TEM 超薄试样制备，设备利用率更高。
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易维护国产化结构
离子枪模块化拆装设计，清洁、更换配件简单便捷，全套控制系统拥有自主知识产权，售后维保响应快，长期使用综合成本优于进口机型。
结合设备宽能量调节优势，经过多组对比调试，确定黄铜分段减薄参数：
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加速电压：6 kV（粗减薄，快速去除微米级基体）→ 4 kV（精细减薄，降低表面损伤）
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离子电流：0.4 mA
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总减薄时长：粗减 1.5 h + 精减 1 h
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监测灰度阈值：235
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破孔预警阈值：6
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离子枪入射角度：10°
低电压 + 10° 小角度精减模式，搭配设备无磁柔和离子束，可大幅降低离子束对黄铜基体的表面溅射损伤，保留完整原始微观结构。
试验原始试样为厚度 2 mm、直径 10 mm 黄铜片，分两步完成预减薄：
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冲坑制样：使用精研一体机在黄铜基材冲出深度 500 μm、直径 3 mm 圆形凹坑，预留后续机械研磨余量；
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机械研磨抛光：依次使用多级砂纸、抛光布逐级打磨，将带坑黄铜片研磨至整体厚度 20 μm，最终得到直径 3 mm、厚度 20 μm 的圆形预薄片，完成离子减薄前置制备。
离子减薄完成后，通过设备自带体视显微镜观测黄铜薄片：
减薄后黄铜片光学图样品中心出现清晰穿孔区域（红圈标注），穿孔边缘环绕大范围超薄区域，该区域厚度低于 200 nm，满足 TEM 电子束穿透观测条件，薄区连续、面积充足，印证设备大束斑设计带来的制样优势，无需二次补减薄。
将减薄合格的黄铜样品上机 TEM，从微米、纳米、原子级多尺度观测微观结构：
从多组高倍电镜图可直观得到两点关键结论：
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样品超薄区域完整，无大面积离子轰击损伤、划痕、非晶化层，基体原始组织结构保存完好，得益于 GU-AI9000 无磁低损伤离子束技术；
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最高 5 nm 放大倍率下可清晰观测黄铜周期性晶格条纹，晶内组织、相结构细节完整呈现，证明样品减薄质量完全达标。
同步 200 nm 大视场电镜图进一步验证：薄区分布均匀，有效观测区域大，可支撑大范围微观结构分析。
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鼎竑 GU-AI9000 高度适配黄铜类金属 TEM 制样
依托设备无磁双离子源、分段能量可调、大薄区成型等核心优势，搭配本文梯度电压分段减薄工艺，可快速制备出带有充足连续薄区的黄铜 TEM 试样；离子束作用温和，材料表面损伤层极薄，最大程度还原黄铜真实微观晶格与组织结构，成像质量优异。
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工艺拓展性强，一机覆盖多类材料
文中黄铜专用减薄参数可直接用于常规铜合金样品；依托仪器 0–10keV 宽能量、0–180° 可调离子角度优势，仅小幅调整工艺参数，即可拓展至碳钢、铝合金、镍基合金、陶瓷、半导体薄膜等各类透射样品制备，实验室设备投入性价比更高。
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智能化操作降低制样门槛
整机集成自动灰度监测、破孔停机、内置真空系统，无需专人全程盯守，操作流程简单，新手也能稳定制出合格超薄样品；紧凑型机身 + 模块化易维护结构，适配高校、企业检测中心各类实验室环境。
未来针对硬质合金、多层复合金属、磁性合金等特殊材料，可基于本试验参数进一步优化离子角度、减薄时长，借助 GU-AI9000 灵活可调的离子束系统，实现全品类金属 TEM 样品稳定、高质量制备。
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