专利名称：将样品连接到操纵装置上的方法
技术领域：
本发明涉及一种从衬底上提取样品并将该样品连接到操纵装置上的方法， 该方法包括步骤从衬底上至少部分iW放样品、使样品接触操纵装置、将该 样品连接到操纵装置上以及从衬底上移除该样品。本发明进一步涉及一种设备，其经配置以执行根据本发明的方法。这种方法可由US专利No.US5270552中获知。该方法用于制备ilil例如透 射电子显微镜(TEM)的粒子光学设备观测和/或分析的微小样品。正如所公知的，j柳TEM研究的样品需要极其地薄。对于有机样品，如 生物学中{顿的，可以j顿至多I,的厚度，f跳于生物材料的高^^率图像, 雌厚度小于100nm。对于包含具有重原子核的原子的样品，例如半导Wf品， 通常使用小于100nm、 i^t小于50nm的厚度。在公知的方法中，小样品从例如半导体晶片的工件上切割。为此该样品通 过使用例如离子束研磨而从工件上切割下来。在该样品完全切割下来之前，其 使用例如BID (离子束诱导沉积)而连接到操纵^S尖端。之后该样品被完全 切割下来并可以313 纵縫传输以便进一步制备柳或分析。如本领域技术人 员所知，进一步制备可以包括将样品连接到样品载体上并使用离子束从操纵装 置上切掉该样品。如本领域技术人员所知，当使用例如TEM研究如细胞或其它生物组织的 生物样品时，该材料或者必须能够駄至,脂或类似物中，或者必须将该样品 冷却到低温、鹏。后者是有利的，因为该生物材料倉辦以接近类似其自然状态 的状态在TEM的真空中进行观察,并且不易^flj TEM中使用的电子束的损伤。正如公知的方法中所公开的，使用IBID将操纵装置与样品连接，涉及向排 空的样品弓I入气体并使用聚焦离子束辐照该样品。弓l入的气体附着到样品上， 在使用聚焦离子束辐照样品的期间，附着的气体^T将解离。解离的分子部分 将形^l占合材料(bonding material),而其它部分的解离分子将形成挥发性气体并离开样品的表面。当使用公知方法时，具有低温温叟的冷冻样品的问题在于，样品都冻结有用于IBID的气体。这不仅会导致污染样品，艮P-样品被不需要的层包覆着， 而且其还将导致样品与操纵装置间不可靠的粘合(unreliable bond),因为在附着 分子解离的过程中形成的正常挥发性产物在低温、M将不离开样品的表面并将 扰该粘合的形成(the formation of the bond )。发明目的需要一种用于从工件上切割例如低温样品并将该样品连接到操纵装置 (manipulator)上而不会遇到前述问题的方法。 本发明意图提供这种方法。 发明内容为此，根据本发明方法的特征在于样品为冷冻的样品，*通过加热与操纵装置接触的样品的至少部分而将样品连接到操纵^M上，由此引起了部分样品材料的相变，以及 *随后将与操纵装置接触的所述样品部分冷冻到操纵装置上，由此在样品与操纵装置之间形成粘合(forming a bond between the sample and themanipulator )0S31加热与操纵^S接触的样品部分并且之后将其冷冻到m装置上，形戯占合(bond)。 y賴阿以是传热给一部分保持低温、鹏的操纵體的结果，或者是所述部分在寒冷环境中冷却达到热平衡的结果，即，由于样品周围的寒冷 表面引起的。注意到加热可能引起样品材料的熔化，但情况不必然如此也可能发生样 品材料的蒸发禾P/或升华，随后蒸发的材料再沉粉凝结在样品与操纵装置之间的 空隙处，导致样品与操纵装置之间的粘合。进一步注意到可以使用离子研磨(km milling) AUl件上至少部分;fcW放样烧蚀研磨、离子束;应亥iJtJ、电子束感应亥i蝕，等等。从^^，上释放样品 也可使用相似方式，但可以包括通过从衬底上将该样品拉得松弛以便破坏样品 与衬底之间乘ij余的连接。 相关的现有技术US专利No.US6686598描述了一种将半导体晶片形式的样品冷冻至压板形 式的操纵^S上的方法。然而在这种方法中，在样品和该操纵装置之间插入液 体。该样品材料本身不能相变，并且样品材料相当硬。国际申请W098/28776A公开了一种设备，其中低温样品格栅可连接到低 温样品支撑体上。冷冻的样品可以连接到低温样品格栅上。该低、温样品支撑体 用于相对于所述设备的粒子光学元件定位该低温样品格栅，以便检査所述低温 样品的部分。该定位可以包括平移和旋转该样品载体。该设备未公开从衬底上 提取样品的方法或连接样品的方法，而是提出了在低温、温度下样品格栅与样品 支撑体的机械耦合。该样品格栅是TEM显微镜中通常使用的金属化丝网，并且 将样品格栅连接至孵品支撑体上不涉^tt/凝固循环。该样品材料本身不相变。在"Focused ion beam milling of vitreous water: prospects for an alternative to cryoultramicroscopy of frozen-hydrated biological samples，，中，M. Marko et al.， JournalofMicroscopy，2006年4月，第222巻第1期，第4247页，公开了使用 聚焦离子束研磨玻,含7K样品。对沉积在TEM格栅上的zK进行该研磨， 3i 浸入低温的流体中将其冷冻。没有公开使用操纵装置传输该样品，不具有自衬 底释放部分样品，不具有将已经冷冻的样品连接到操纵装置上。在国际申请WO2006/036771A中，公开了一种方法，其中生物材料布置在 通常用于TEM显微术中的样品格栅上。之后通5±浸入低温的流体而将格栅与样 品冷冻，并且之后传送至电子显微镜。这种己知的方法与本发明的区另赃于操 纵样品格栅，并且没有公开将已经冷冻的样品连接到所述格栅上，也未公幵熔 髓固循环。在欧洲申请EP1612836中公开了从衬底上提取半导体样品，其中样品在与 其衬底分离之前4OT离子束感应沉积(BID)连接到操纵錢上。没有描述为 了将样品连接到操纵装置上而改 纵装置的温度，也未公开样品材料的,凝固。在US申请US2005/178980中，公开了一种从衬底上提取样品并将所述样 品连接到操纵装置上的方法，其中例如金、铟等的延展性层覆盖该操纵装置。 可加热该延展性层至变软鹏化并由此在样品和操纵縫之间形^*占合。这种 己知方法未公开样品材料本身经历用于将其自身连接到操纵装置上的相变，亦 未公开其用于冷冻的生物样品。实施方案在根据本发明的方法的实 案中，该样品包括水。该方法尤其适于用于含水的样品，其中水熔化 货升华并且再冷冻，由此在样品与操纵装置之间形成職合(icebond)。在根据本发明方法的进一步实施方案中，该样品为玻璃化的样品(vitrified sample )。玻璃化的样品的冷冻方式使得冰为无定形的。这种工艺对于本领域i^人 员来说是公知的，涉皿够快地冷冻该样品以至没有时间形成冰针。由于避免 了水的相变，舰于冷冻作为Ax产物的例如生物组织而言^iM方法。己经注意到，样品的局部再冷冻可能导致样品的区域失去无定皿态。该 区域可能例如显示出冰针。然而，通雌择这种相数生区域(该区域为样品 连接到操纵装置上的位置)使其足够小并足够&fctk^离样品上感兴趣的区域，将不会影B,品的可用性。在根据本发明方法的另一实施方案中，该方法进一步包括M31加热至少样 品与该操纵装置接触的部分而，纵装置上分离该样品。通常在将连接到或者至少布置在样品支持台例如传统TEM格栅上以后，样品必须从该操纵装置上分离。在根据本发明方法的进一步实M案中，由聚焦光束引起加热。i!31将光束聚焦到操纵装置上或可选,聚焦到操纵装置与样品接触的边 界处，该操纟膽置和/或该样品1^部加热至高于发生相变鹏的鹏。通过中 断该照射，允许冷却该样品禾口/或该操纵^S的已加热部分，由此将该样品冷冻 至i^纵装置上。已经注意到，光束的焦点雌很小以便样品仅有很小的部分相变而样品的 大部分不变化。可以使用激光束实现这种小焦点。进一步注意到，光线可以聚焦到样品上，由此加^#品材料，但可选择地 光线可以聚焦到操纵装置上，由此加热该操纵装置，该操纵^fi进而在样品与 操纵装置接触的位置加热该样品。还考虑了以这种方式在接触样品之前加热该 操纵装置。在根据本发明方法的另一实施方案中，皿高能粒子束弓l起加热。 在聚焦高能粒子束例如电子的这个实 案中， 鹏置与样品劍虫的位置引起局部加热。已经注意到，粒子束可以聚焦在样品上，由此加热样品材料，但可选择地粒子束可以聚焦在操皿置上，由此加热该操纵装置，并且该操m^s进而在 样品与操纵^g接触的位置加热该样品。还考虑了以这种方式在接触该样品之 前加热该操^s。在根据本发明方法的另一实施方案中，Mil^纵装置的与样品撤虫部分的 ，弓l起该加热，，皿置的所述、,在相变的时刻高于相发生变的温变。舰将操纵體与样品接触的部分加热至引鹏品材料相变的鹏，并且 之后允许再次降温，将该样品冷冻至i^纵装置上。操纵装置与该样品接触部分的降温可以是传热到操纵装置保持在低温旨 的部分所引起的。在根据本发明方法的进一步实施方案中，操纵装置与样品,部分的温度 舰电加热所述部分而改变。弓l起电加热的电流可以作为流过加热线圈的电流而提供，但还可以^5 纵装置的一部分通过电阻导线流动至样品材料的电流，实验已经证明很多样品 的P且it^够低以传导足够高的电流而加热这种电阻元件。在根据本发明方法的另一实5^案中，部分操纵^g保持在低于样品材料 )疑固点的温度。可以i!31传热到保持在低于样品材,固点温度的一部分操,置而引起对样品的已加热部分进行冷却。在根据本发明方法的另一实施方案中，在真空中执行该方法。 为了避免气條低温样品和/鄉纟膽置上冷凝而导致污染，该方^i^在真空下执行。已经注意到，看上去在真空下不能使用例如7k执行根据本发明的方法，因 为水的相图显示出在低于约6 mbar (该压力与水的三态点有关)压力下固^* 直接变为蒸气，该31^呈为公知的升华。然而，实验证明了该方法在真空下的可 行性。三种机理可以解释这一可行性 当加热的部分接触该样品时，可能会出JM3l6mbar非常局部的压力或 压力脉冲，所述压力足够高以至冰融化而不升华， 局部蒸发可能导致由此形成的气体再沉积在样品与操^fi之间的空隙中，其结果为形成冰封(icebound), 从例如无定形到结晶冰的相变导致样品的连接，后一相将样品与操纵装置粘合。!^以的替代方案对其它样品材料^^料相是可能的。在根据本发明方法的另一实施方案中，该方法进一步包括使用高能带电粒 子束检查和/或分析该样品。该方法尤其适于制备在例如低温-TEM (低温透射电子显微镜)或低温 -STEM (低温扫描透射电子显微镜)的电子显微镜下研究的样品，之后可以将 该样品引入低温TEM或低温STEM以便检查禾n/或分析。这种制备通常在设备 中完成，该设备经配置以用扫描电子束或扫描离子束 该样品，以便在该微 小样品的制作过程中歸该样品，由此允许例如定位并鹏该微小样品。在根据本发明方法的进一步实M案中，样品的相变被限制在将被检查和/ 或分析区i^t外的样品区域上。舰限制相变区域，将例如冰针的形成限制^E^f述区域。可i!31短时间的 加热该样品部分并且之后允许其快速降温至低于玻璃相变温度的温度而限制该 区域。例如舰传热给保持在低温M的操纵装置部分而实现降温。在根据本发明方法的另一实施方案中，释放该样品涉及聚焦离子束研磨 (focused ion beam millingX已知，离子束研磨可用于自玻璃化衬赚放玻璃化样品而不产生样品的相 变。这例如在"Focused ion beam milling of vitreous water: prospects for an alternative to ciyo-ultramicroscopy of frozen-hydrated biological samples"中公开,M. Marko et al., Journal of Microscopy, 2006年4月，第222巻第1期，第4247页。因此聚焦离子束研磨是从其衬底上释放这种样品的，方法。因此离子束研磨允许释 放并操纵表现为高粘度流体的例如玻璃化样品的机械上软的介质同时避免释放 的样品中的机械变形。在根据本发明方法的进一步实施方案中，该样品的释放包括从冷冻的核体 (core)上切片薄层(lamella),该薄层<樣了所述核体的横截面。通过形成这种核体的横截面，可以释放细菌、病毒或例如生物组织以便通 过例如娜电子显微镜(TEM)进一步检查。在根据本发明方法的更进一步实施方案中，在从核体上切片该薄层之前，用保护层驢该核体。当使用聚焦离子束辐照该核体时，该粒子束的高强度部分从形成聚焦的位 置研磨材料。然而，粒子束也辐照焦点移除的核体材料，导致了核体的侵蚀和/或损坏。通过使用保护材料薄层覆盖该核体，延迟了粒子束低 M部分的这种效应。已经注意到，保护层可为由气体冷凝得到的液体层，^#可为从例如气相 冷冻到核体上的固体。在根据本发明方法的进一步实施方案中，通过向该核体弓l入气体射流同时 相对于气体射流旋转该核体，而在核体上覆盖，层。在根据本发明方法的另一实施方案中，通过高压冷冻水合材料(hydrated material)形成该核体，得到玻J^核体。高压冷冻核体的形脱就其本身来说是已知的，并且这种方法例如描述并公 开于"Cryo-transmission Electron Microscopy of frozen-hydrated sections of Escherichia coli and Pseudonomas aeruginosa" , VR.F. Matias et al. , Journal of Bacteriology, 2003年10月，第6112-6118页，尤其是第6113页，"materials and methods"部分。包括例如微生物的水合生物材料Mil高压冷冻在薄铜管内冷冻。 根据本发明的方法非常适合从这样形成的核体上切片一薄层，并将该薄层连接 到操纵装置上。本发明的一个方面，用于自低温水合衬底形成样品并将该样品连接到操纵 装置上的设备，该设备包括配置为在样品位置上产生聚焦离子束的镜筒，用 于承载衬底的台体，其经配置以定位衬底，其中至少设置为与衬底接触的该台 体部分经设置以冷却至低温温度，以及示出了末端的操纵装置，样品可连接到 该末端，该操纵装置的末端经设置以保持在低温温度，特征在于该操纵装置的 末端经设置以被加热至水的熔点,^华、皿之上的而该操纵装置的另一 部 分保持在低温鹏。根据前序部分的设备是已知的并可从FEI公司获得。在"CiyoFIB for thinning Qyo-TEM samples and evading ice during cryotranfer"， WJ. MoberlyChan etal,Microsc.MiCToanalll2005年(增补2),第854页中也描述了fftM-FIB。可 将低温样品弓I入到设备中的台体上以便该样品定位在样品位置。该台体保持在 低温鹏。已经注意到，正如本领^术人员所知的，称为^M挡板的出现有助于使 样品保持在低温m。该系统或者用于使用扫描电子显微镜(SEM镜筒)观察该样品表面，或者 将已经布置在TEM格栅上的样品减薄至适于TEM的厚度。舰给该操纵装置配置可以加热至高于7K靴或升华的、鹏的糊，之后 将该末端冷却至低于水的凝固点的温度，可通过将该(局部加热的)薄层冷冻 至该操纵装置上而将该薄层连接到该操纵装置上，并由此可以执<行在前提到的 方法。在根据本发明设备的实施方案中，该设备进一步包括气,入系统以向样 品位置导入气体射流。这允许向例如核体的样品上施加^^层。在根据本发明设备的另一实施方案中，该衬底为核体并且该设备进一步配 置有以如下方式控制该设备的可编程控制单元该设备经配置以自动地将该核 体定位在切割位置，ffiil向该核体导入流体射流而在该核体上覆盖保护涂层， 切片该核体，因而自该核体形成薄层，连接该操纵装置的末端至该薄层并将其 传送至样品载体、以及在样品载体上释放该薄层。
将结合附图阐明本发明，其中相同的附图标记指示相应的元件。为此图1示意地描述了样品和配置为执行根据本发明方法的操纵装置，图2示意地描述了样品和配置为执行根据本发明方法的可替换性操纵装置，图3示意地描述了样品与操纵装置之间的接触区域，其中该接触区域^ffi粒子束加热，图4示意地描述了样品与操纵装置之间的接触区域，其中该^l虫区域^ffl 聚焦的光束加热，图5示意地描述了配置为执行本发明方法的设备，图6示意贩出了核体，从其上切下薄层并将薄层连接至鹏纵装置，图7示意地示出了SM有保护层的核体，以及图8示意:tlk/示出了从核体切割薄层并将其沉积至孵品载体上的设备。
具体实施方式
图1示意地描述了样品和配置为执行根据本发明方法的操纵装置。该操皿置10包括具有顶端3的棒体2。该操l^g进一步包括与棒体连 接的移动台体7，其使得顶端可以定位。在本实施方案中将该台体描述为可g 全部3个轴X-Y-Z移动，也可以使用具有较小自由度(例如仅沿X-Y移动)或 更大自由度(例如围绕X-轴旋转)的台体。赚纵装置还包括在棒体2周围盘 绕的柔性加热导线4形式的加热单元，以及围,体2的冷却套5，其M3l;^卩 导线6保劍氏温温度。冷却导线6可以由例如柔性编织的铜导线组成，以 成具有到由液氮、液氦或类似物保持在低温温度的冷却块的高热传导率的路径 (^4P块未示出)。样品1靠着操纵装置的顶端放置。棒体2的顶端3可舰舰电阻导线4的电流而加热。因此，该顶端可以 保持在低温離(当不进行加热并且仅M:7衬卩套5进行辨卩时)下，此时该 样品材料被冷冻，或者该顶端可以通过流经加热导线4的电流而保持在使该样 品材料熔舰升华的、鹏中。已经注意到，当^ffl含水的玻璃,品时，为避免水的再结晶，该样品必 须保持在低于水的再结晶、鹏，即，低于约136K的、鹏，参见例如"Anoscillating cryoknife reduces cutting induced deformation of vitreous ultrathin sections", A.Al-Amoudi et al.， Journal of Microscopy,第212巻第1期(2003年10月)，第 26-33页，尤其是第26页右栏。ilii使用例如液氮(沸点约70K) m卩该铜编 织物，可以很好地实现这样的温度。图2示意地描述了样品和配置为执行根据本发明方法的可替换性操纵装置。图2示出了相比图1中所描述的更为简化的操纵装置,其获得良好的效果。 导电顶端3舰电绝缘体8安装在导电棒体2上。绝缘体8可为例如陶瓷 ^玻璃珠。在该绝缘体中电阻导线9连接该顶端与该棒体。该样品与该操纵装置顶端的周围由低温挡板16围绕,所述挡板保持在低温亂电压源15可以iM31开关14连接至條体2，由此向棒体2施加电压。 当顶端3与保持在地电势的部分电接触并且开关14闭合时，电 31电阻导线流经棒体而到达顶端3。这将加热电阻导线，并由此也加热顶端3。i微已经证明，当冷冻的或玻璃化的材料样品与顶端,时，》域鹏化 的水的阻皿够低以至引起顶端的加热。这将引起样品的局部相变。M随后 断开开关14中断流经电阻导线的电流，顶端将由于与样品接触和/或与低温挡板 16超i评衡鹏而冷却。已经注意到顶端3可为电阻导线9的末端。如果导线刚14^够，那么还可 以取消绝缘体8，减少元件的数量。进一步注意到，il31在接触该样品之前向棒体2施加电压并监湖油电压源 传输的电流，以及之后定位该顶端，可以确定样品与顶端之间的接触时刻。这 进而可以触发操纵装置的运动停止以便顶端与样品彼此刚刚接触，再冷冻之后 导致它们两个之间的粘合不会过大。其还可以触发计时器，在预定延迟时间之 后使该电压源与该棒体断开连接。所,发可用于自动地执行根据本发明的方 法。图3示意地描述了样品与操纵^g之间的接触区域，其中该接触区^131 粒子束加热。该图仅示出了部分样品1，纵装置10的顶端3，并且描述了用 于加^品与顶端之间界面的另一种方法。M31聚焦粒子束，例如具有30kV电 压及100nA电流、3mW功率的电子束被聚焦在界面上。虽然该功率可肖镜g 很小，但棒体的顶端不需要很大样品通常小于lwm厚并且直径小于例如 O.lmm (尽管也可以j顿更大直械厚度的样品)。因此该顶端可以很小并且尖 细，而lmW数量级的功率可以足够将界面的温度升高至促够高的温度以m或 升华部分样品。己经注意到这一实施方案中没有使用M31电阻导线4的电加热(图1中示 出)，并且因此该导线可以省略。进一步注意到可以ilil将粒子束聚焦至i脾品上而加热该样品，但也可以通 过将其聚焦到操纵装置上而加热操纵装置的顶端3。不必要辐照界面本身，只要样品材料衝七或升华即可，例如S31辐照稍i^离界面的部分顶端。图4示意地描述了图1的细节，示出了样品与操皿置之间的接触区域，其中该接触区 31聚焦的光束加热。M31聚焦光束，例如激光束，加热该操纵装置的顶端。平行光束12Silit镜13聚焦，在操纵装置的顶端3上形成聚焦光束11。已经注意到、激光束可为红外激光束、或使用可见光的、激光束。进一步注意到本实施方案中以及图2的实施方案中，未使用电阻导线4(图1中示出)并且可以将其省略。图5示意地示出了一种配置为执4于根据本发明方法的设备。真空腔70连接到SEM (扫描电子显微镜)镜筒100和FIB (聚焦离子束)镜筒200。该SEM镜筒100包括产生电子束102的电子源101 。该电子^3131粒子光 学纖103A和103B聚焦，其可为静电纖^ili。该电子束M31偏转器104偏转。该FIB镜筒200包括产生离子束202的离子源201 。该离子，过粒子光 学透镜203A和203B聚焦，其优选为静电透镜，但也可以为磁透镜。该离子束 舰偏转器204偏转。在真空腔上安装有真空瓶(dewar)20,其示出了在真空内部的冷却指(cold finger) 21。 M314顿例如液氮22填充该真空瓶，)^卩指的鹏離近液氮的 沸点。该^J^够低以保持玻璃化样品的玻璃化。将样品1布置在台体30上在两条粒子束彼处交叉的位置附近。台体30使 得可以相对于交叉的粒子束定位该样品，并且可为相对简单的X-Y台，但也可 以提供以更大自由度使该样品取向的能力。台体30包括i!3i柔性的铜导线编织 物32与冷却指21连接的压板310因lfckE板31保,ie^a旨。操纵装置10配置有围绕棒体2的套5。棒体2连接到移动台7，以,定 位棒体的末端与样品接触。套5皿柔性的铜导线编织物6连接至IJ冷却指21 。 由此，该套以及该棒体5保持着低温的、鹏。检测器40检测到由辐射束(102， 202)导致的、来自样品的例如二次电子 形式的辐射。控制器50获得了检测器的该信号，所，制器也控制该,、在 样品上的束扫描、台体30的錢以及操纵装置10的位置。由此，样品的图象 可以显示皿视器60上。该真空腔70以及镜筒100和200的内部保糊咬状态。舰使束102和 202从鄉101与102传输至样品上荆吏例如来自样品的二次电子传至检测器 40是必需的。皿消除了气,样品上的冷凝。包括FIB镜筒和SEM镜筒的仪器可从市场上买到，例如FEI， Hillsboro,Oregon, USA的DualBeanf。如本领域技术人员所知，例如晶片或例如生物材 料的工件，可以使用离子束研磨以便从该工件上释放样品。对于根据本发明的 操纵装置，样品可以通过局部加热该样品禾卩/或局部加热该操纵装置而连接到该 操纵體10上，例如通过f柳电子束102辐射这些部分，随后7賴卩该加热的部 分(一个或多个)。为此，电子束中的电流可能ltil常用于获得具有最佳^fJI率 图像的最佳分辨率的电流更大。通常在电流为例如l-10pA时实现电子束肖遣为 例如30keV时的最佳^fjf率，而舰100nA的电流可用于加热。结果，该祥品 将显示出一部分与操纵錢接触，该处的材料熔化或升华。降低那部分上的电 流导致那部，过棒体2 mp，棒体2保,<,温度，并由此该样品1 冻至操纵装置io上。之后可以进一步^ba该样品。该处理可以包括将样品减薄至其最终厚度和/或将其连接至传统TEM格栅23上。为方便存取，该TEM格 栅可以例如定位在台体30上，以便可以通过相应地定位台体30并且之后舰 加热该样品以从该操纵装置上分离该样品，而使该样品定位在TEM格栅上。随 后该TEM格栅可以传送至TEM以便最终检查。已经注意到，可以扩展根据本发明的设备以具有透射电子检测器(TED), 其可以检测由SEM镜筒100产生并通过样品1传导的电子。这使得可以在一个 设备中制备并检查样品。还可以考虑在同一设备的另一区域观察该样品，从而 使得可以检查一个样品的同时从工件上释放另一个样品。图6示意船出了核体，从该核体切片薄层并将薄层连接到操^a上。核体601 ffiil高压冷冻形成在铜管603中，M法就其本身而论是公知的。 铜管的内部直^t常在100至250iim之间，但可以舰具有不同内部直径的管， 其导致具有不同外部直径的核##品。尽管术语铜管暗示着形成圆镜筒状核体 样品，但该管不必具有圆形内部截面而可以使用具有其它截面的管，其导致具 有非圆形外部截面的核体。M^f述冷冻技术形皿体之后，管中的核皿置在排空的环境中。由于 降低了压力，并且还由于在冷冻期间陶氏了温度，部分核体通常自该铜管沿轴 602延伸。还可以将部分核体挤出该管。聚焦离子束604聚焦在核体601上并由此在核体与薄层605之间移除材料。 该离子束雌具有基本上垂直于轴602的方向，该核鹏轴602延伸，由此切 下代表着核体的垂直截面的薄层。然而，还可以沿其它角度切片薄层以得到可用于TEM检查的薄层。薄层605通过将薄层m并随后冷冻至操,置而连接 到操纵装置的末端3，此后薄层可被放置到样品格栅606上。已知，在释放薄层使其适于在例如TEM中检查之前，M31自该核体研磨 一部分以在核体上形成平坦表面可能是有吸弓l力的。进一步已知，广泛在室温下应用的ilil离子束感应沉积(BID)将薄层连 接到操纵装置的传统方法，不太适合用于低温的薄层，因为使用的气,低温 MJ^下表现不同，导致了例如在核,品、薄层与操纵^S的全部上冷凝。同 样IBID的化学'HM在低温温度下不同，其结果是BID期间常规形成的挥发性 气,不蒸发。图7示意地示出了 有保护层的核体。气体喷嘴611引导流体射流610朝向核体601。该流,核体上冷凝为保 护层612。所述《緣层可为液体层，或其可冷冻为固体。舰沿轴602旋糊管 603以及核体601,可以覆盖核体样品的全部侧面。M31li加正确剂量的流体， 形成了厚度足以保护该核体样品不受离子刺氐强度部分影响的保护层，同时其 足够薄以易于通过离子束的高强度部分磨掉。同样消除了或至少极大地陶氐了 核体材料与散射的离子或电子的相互作用。图8示意船出了从核体切片薄层并将其沉积到样品载体上的设备。 图8可视为衍生自图5。区别在于台体30分裂为两个不同的台体，台体3(f 和台体30b，它们可以独立地移动。台体30现在具有垂直于离子束镜筒200的 旋转轴，以便离子束可以在核体形式的样品1上形成平坦表面并从该核体切片 薄层。进一步增加了气，入系统82，其具有指向核体的喷嘴81,以便在核体 旋转的同时通过从该喷嘴弓l导气体而在核体上g保护层。操皿置2可以连 接到自该核体切下的薄层上，之后该薄层可以连接至怖置在台体30b上的例如 TEM格栅的样品载体23上。
权利要求
1、从衬底上提取样品(1)并将该样品连接到操纵装置(10)上的方法，该方法包括步骤从衬底上至少部分地释放样品，使该样品接触该操纵装置，将该样品连接到该操纵装置上，和从该衬底上移除该样品，特征在于该样品为冷冻的样品，该样品通过加热至少该样品与该操纵装置接触的部分而连接到操纵装置上，由此引起了部分样品材料的相变，以及随后将该样品与该操纵装置接触的所述部分冷冻至该操纵装置上，由此在该样品与该操纵装置之间形成了粘合。
2、 根据权禾腰求l的方法，其中该样品(1)包含水。
3、 根据权利要求2的方法，其中该样品(1)为玻璃化的样品。
4、 根据前述任一权利要求的方法，其中该方法进一步包括通过加热至少该 样品与该操纵装置接触的部分而将该样品(1)从该操纵装置(10)上分离。
5、 根据前述任一权利要求的方法，其中该加热由使用聚焦，(11)加热 引起。
6、 根据权利要求l"4中任一项的方法，其中该加热由使用高能粒子(8) 束加热引起。
7、 根据前述任一权利要求的方法，其中该样品的加热由纖纵装置与该样 品接触的部分的温度弓胞，在相变时刻该操纵装置的所述,高于发生相变的鹏。
8、 根据权利要求7的方法，其中，纵装置与该样品撒虫的部分的该旨 Mil电加热所述部分而改变。
9、 根据前述任一权利要求的方法，其中操纵装置的一部， 低于该样 品桐，4)疑固点的温度。
10、 根据前述任一权利要求的方法，其中在真空中执行该方法。
11、 根据前述任一权利要求的方法，其中该方法进一步包括使用高能带电粒子束检查禾n/或分析该样品-
12、 根据权利要求ii的方法，其中该样品的相变限帝i胜该样品的区域上， 该区域位于将被检查柳或分析的区域的外部。
13、 根据前述任一权利要求的方法，其中该样品的释^C涉及聚焦离子束研磨。
14、 根据权利要求13的方法，其中释放该样品包括从冷冻核体(601)上 切片薄层(602)，该薄层体现了所述核体的横截面。
15、 根据权利要求14的方法，其中在从核体(601)上切片该薄层(602) 之前，使用保护层(603)覆盖该核体。
16、 根据权利要求15的方法，其中，皿在向该核体引导气体射流(610)的同时相对于该气体射、繊转该核体，而使该核体(601)被做层(603)覆兰 皿。
17、 根据权利要求14-16中任一项的方法，其中通过将水合材料高压冷冻 而形成该核体(601),得到玻璃状核体。
18、 用于自低温7K合衬底形鹏品并将该样品连接到操纵體上的设备， 该设备包括经配置以在样品位置上产生聚焦离子束的镜筒(200),用于夹持该衬底(1)的台体(30),其经配置以定位该衬底，其中至少经 配置以与该衬底接触的该台体部分(31)经配置以^4卩至低温温叟，示出了末端(3)的操纵装置(2)，样品可连接到i^端，该操,置的该 末端经配置以保持在低温皿，特征在于该操纵装置的该末端经配置以被加热至水的'm,，^at之上的温度同时该操纵装置的另一部分保持在低温温度。
19、 权利要求18的设备，其中该设备进一步包括向该样品位置引导气体射 流(610)的气体注射系统(82)。
20、 根据权利要求18舰利要求19的设备，其中该衬底为核体并且该设 备进一步配置有可编程控制单元(50)，所述可编程控制单元控制该设备的方式 使得该设备经配置以自动地将该核体(i， 6oi)定位在切害|皿，,向该核体引导流体射流(610)而用保护涂层(603) ^M该核体， 切片该核体，因而自该核体形成薄层(602)，使该操纵装置(2)的该末端(3)连接至该薄层，以将其传送至样品载体 (606， 23)，以及在样品载体上释放该薄层。
全文摘要
本发明涉及将样品连接到操纵装置上的方法。本发明尤其涉及为了TEM(透射电子显微镜)检查，从衬底上提取例如玻璃化生物样品的冷冻水合样品，并将所述样品连接到操纵装置上。这种水合样品应该保持在低温温度以避免形成冰。通过熔化或升华该样品材料的将在TEM中研究的区域之外的一部分并将该材料冷冻至操纵装置(10)上，在样品(1)和操纵装置之间形成粘合。这允许将该样品从衬底上传送至例如TEM格栅。在优选实施方案中，操纵装置(10)的一部分(2)保持在低温温度，并且通过电加热顶端而加热该操纵装置的顶端(3)并且之后将该操纵装置的顶端冷却至低温温度而引起该熔化或升华，由此将该样品(1)冷冻至该操纵装置上。
文档编号G01N1/00GK101334345SQ20081012771
公开日2008年12月31日 申请日期2008年6月27日 优先权日2007年6月29日
发明者M·F·海尔斯, U·鲁克肯 申请人:Fei公司