顛覆傳統(tǒng)操作模式：JEM-F200全自動(dòng)測(cè)角臺(tái)系統(tǒng)

應(yīng)用工程師   王凱

測(cè)角臺(tái)系統(tǒng)是透射電子顯微鏡（TEM）極其重要的硬件之一。 無(wú)論是早期的頂插式還是目前主流的側(cè)插式，都需要操作人員手動(dòng)將樣品桿插入或拔出測(cè)角臺(tái)。 這種傳統(tǒng)的操作方式，易出錯(cuò)且非常依賴實(shí)驗(yàn)人員的操作熟練度，已經(jīng)無(wú)法滿足現(xiàn)階段材料研究和工業(yè)分析領(lǐng)域簡(jiǎn)便GX、高通量的分析需求。 日本電子場(chǎng)發(fā)射透射電子顯微鏡JEM-F200全新的測(cè)角臺(tái)系統(tǒng)顛覆了傳統(tǒng)的操作方式，首次實(shí)現(xiàn)了全自動(dòng)進(jìn)出樣品桿，并且兼顧了超高精度和穩(wěn)定性，是電鏡技術(shù)發(fā)展歷程中一個(gè)里程碑式的變革。

插拔樣品桿作為透射電鏡操作的入門(mén)課程，傳統(tǒng)的手動(dòng)操作方式需要長(zhǎng)時(shí)間認(rèn)真反復(fù)的練習(xí)方能掌握，即便是經(jīng)驗(yàn)豐富的使用者也可能由于誤操作導(dǎo)致樣品室漏氣，嚴(yán)重的甚至?xí)p壞測(cè)角臺(tái)內(nèi)部構(gòu)造或影響樣品桿的使用壽命。    新測(cè)角臺(tái)ZD的特色就是通過(guò)名為“SPECPORTERTM”的系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了樣品桿的自動(dòng)進(jìn)出操作，實(shí)驗(yàn)人員僅需要將樣品桿放到測(cè)角臺(tái)的預(yù)設(shè)位置，點(diǎn)擊軟件上的插入按鈕就可以等待系統(tǒng)完成樣品桿自動(dòng)插入過(guò)程，如圖1所示。 

圖1 樣品桿自動(dòng)插入過(guò)程示意圖。

step1：樣品桿插到測(cè)角臺(tái)的預(yù)抽位置；step2： 預(yù)抽完成后轉(zhuǎn)移面板將樣品桿固定；step3： 轉(zhuǎn)移面板將樣品桿固定不動(dòng)，測(cè)角臺(tái)旋轉(zhuǎn)90°打開(kāi)氣鎖；step4：轉(zhuǎn)移面板將樣品桿推入測(cè)角臺(tái)；step5：自動(dòng)插入樣品桿過(guò)程結(jié)束。

這種自動(dòng)操作的方式ZD的優(yōu)點(diǎn)就是簡(jiǎn)便安全，將電鏡進(jìn)樣過(guò)程中極易出錯(cuò)的復(fù)雜操作環(huán)節(jié)轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械系統(tǒng)的自動(dòng)流程，避免了因人為誤操作導(dǎo)致的設(shè)備故障，非常適合電鏡新用戶以及多操作者的分析測(cè)試平臺(tái)使用。 特別是對(duì)于帶有液氮罐的冷凍樣品桿，由于自動(dòng)進(jìn)樣過(guò)程中樣品桿始終保持水平位置，整個(gè)過(guò)程中液氮不會(huì)灑落，從而既保證了操作人員的安全，又避免了因液氮灑落影響冷凍實(shí)驗(yàn)溫度穩(wěn)定性及低溫持續(xù)時(shí)間。

此外，新測(cè)角臺(tái)系統(tǒng)兼具高精度皮米級(jí)樣品移動(dòng)和超快速樣品搜尋能力。 在需要高穩(wěn)定性移動(dòng)的使用場(chǎng)合，測(cè)角臺(tái)對(duì)樣品的操縱可達(dá)亞原子精度；需要高速移動(dòng)樣品的時(shí)候，超快樣品移動(dòng)速度可達(dá)0.3mm/s，對(duì)于常規(guī)的3mm銅網(wǎng)不到10s就能完成全范圍搜索。 測(cè)角臺(tái)系統(tǒng)還預(yù)置了多種樣品桿控制接口（Rotation、Heating、Option），方便連接原位樣品桿線纜。

JEM-F200所配備的測(cè)角臺(tái)是一種簡(jiǎn)便、安全的側(cè)插樣品桿操控系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了全自動(dòng)樣品桿，并且保證了皮米級(jí)精度和超快的搜索速度，能夠滿足高分辨圖像和GX率分析等各種操作需求，是透射電子顯微鏡領(lǐng)域里程碑式的技術(shù)革新。

參考資料：

Kazuya Yamazaki et al. Development of new stage system for modern electron microscope. DOI:10.1002/9783527808465.EMC2016.5862