一种显微成像样品的平面加工装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明属于显微成像领域，更具体地，涉及一种显微成像样品的平面加工方法和
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【背景技术】
[0002]树脂包埋在显微成像领域是一种十分重要的样品制备方法。在需要观察一些样品的内部结构时，需要将样品剖开来观察或者进行切片观察。如果样品是柔软的，或是局部软硬不均，剖开的样品难以形成平整的断面，制作厚薄均匀的切片也很困难。所以有必要将样品使用树脂包埋，整个组织一样硬化，剖开后就可以有很好的断面，制作切片也很容易。
[0003]在工业领域，使用树脂包埋后进行光镜或电镜显微成像是一种很常用的观察物质内部结构的方法。例如纺织行业使用spurr树脂包埋纱线，切片后使用显微镜观察纱线内纤维的分布；造纸行业使用环氧树脂包埋纸页，切片后使用电镜观察纸页Z向结构；冶金行业使用树脂包埋样品后，还要将样品切断，抛光断面，然后使用电镜观察剖面的结构。
[0004]然而，上述树脂样品观察前处理方法都有一些缺点或不便之处。一些柔软的样品，包埋后常常进行切片观察。目前常用的切片机是徕卡的超薄切片机，其进行超薄切片时需要使用金刚石刀具，其刀刃宽度一般在4mm以下。由于刀刃宽度的限制以及切削质量的要求，样品的加工面越小越好，所以一次可以测试的样品数量有限。而且由于需要切片具有很高的平整性，对树脂种类也有一定的要求。同时样品很小，对切片进行移动和固定也是费时费力的。对于一些金属样品，包埋之后如果断面不平整，如果断面很不平整，就需要很长时间的抛光，并且抛光操作也可能破坏金属的内部结构。
[0005]综上，现有的用于树脂包埋样品显微成像的样品加工方法过程复杂，非自动化、容易对样品造成破坏。
【发明内容】
[0006]针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种显微成像样品的平面加工装置，其目的在于通过优化金刚石到的刀角度和姿态并采用高强度的刀架调节装置，直接将样品加工出一个非常平整的表面用于显微成像，无需复杂的样品加工过程，由此解决现有的用于树脂包埋样品显微成像的样品加工方法过程复杂，非自动化、容易对样品造成破坏的技术问题。
[0007]为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种显微成像样品的平面加工装置，包括金刚石刀头、刀架、三维精密移动平台和支架座，所述三维精密移动平台带动样品分别沿X、Y和Z方向运动，X方向为进刀方向，Y方向为换刀方向，Z方向为样品切除方向；所述金刚石刀以XZ平面作为接触面装配在所述刀架上，刀刃沿Y方向设置，所述金刚石刀的刀头的刀角角度在30度到45度之间，所述金刚石刀的第一后刀面和XY平面交角在8度到10度之间；所述刀架以XZ平面作为接触面装配在支架座的横梁上，之间设置有垫片微调装置。
[0008]优选地，所述平面加工装置，其垫片微调装置，用于调节刀刃和Y方向的夹角Θ，使得Θ不超过0.25mrad。
[0009]优选地，所述平面加工装置，其垫片调微调装置，采用硬塑料纸作为垫片。
[0010]优选地，所述平面加工装置，其三维精密移动平台Z方向为步进运动装置，步长在0.2微米至5微米之间。
[0011]优选地，所述平面加工装置，其三维精密移动平台Y方向为步进运动装置，步长在I毫米至2毫米之间。
[0012]总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，由于垫片微调装置能微调刀刃和Y轴的角度同时能稳定金刚石套，能够取得下列有益效果:
[0013](I)此装置可应用于大面积的样本切割，从而将大块的树脂包埋样品加工出一个粗糙度在20nm左右的平面，加工面平整度高，加工效率高；
[0014](2)本发明所提供的平面加工装置，能将很多的样品包埋在同一块树脂中，然后进行加工观察，省时省力；
[0015](3)对于金属样品,包埋后无需抛光操作,不会破坏内部结构。
[0016](4)适用于各种树脂包埋的样品。
【附图说明】
[0017]图1是本发明的整体系统图；
[0018]图2是本发明对金刚石刀刀角的要求；
[0019]图3是本发明对金刚石刀刀刃摆角调节示意图。
[0020]在所有附图中，相同的附图标记用来表示相同的元件或结构，其中:1为支架座，2为三维精密移动平台，3为样品槽，4为金刚石刀，5为刀架，6为固定孔，7为样品，8为金刚石刀刀头，9为垫片。
【具体实施方式】
[0021]为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
[0022]本发明提供的显微成像样品的平面加工装置，结构如图1所示，所述金刚石刀4以XZ平面作为接触面装配在所述刀架5上，刀刃沿Y方向设置。
[0023]所述支架座1，用来安装精密三维平移台以及刀架5。
[0024]所述刀架5，安装在支架座I横梁上，用于装配金刚石刀4。
[0025]所述金刚石刀刀头8的刀角α，其角度在30度到45度之间，所述金刚石刀4的第一后刀面和XY平面交角β，其角度在8度到10度之间。所述金刚石刀4和所述刀架5之间设置有垫片9微调装置，所述垫片9微调装置，用于调节刀刃和Y方向的夹角Θ，使得Θ不超过0.25mrad。所述垫片9调微调装置，采用100 μ m左右的硬塑料纸作为垫片9。
[0026]所述三维精密移动平台2，其上设有样品槽3，带动样品槽3分别沿X、Y和Z方向运动，X方向为进刀方向，Y方向为换刀方向，Z方向为样品7切除方向。X方向为连续运动装置，Y方向为步进运动装置，步长在I毫米至2毫米之间，Z方向为步进运动装置，步长在0.2微米至5微米之间。
[0027]所述支架座I基座上设置三维精密移动平台2，横梁上固定有所述刀架5，所述金刚石刀4以XZ平面作为接触面装配在所述刀架5上，刀刃沿Y方向设置。刀架5通过固定在支架座I的横梁上。在三维精密移动平台2上安装有样品槽3，可以把样品7固定在样品槽3中，这样就可以控制三维精密移动平台2来对样品7进行三维的移动。
[0028]本发明的金刚石刀4安装时的刀角示意图，如图2所示为。图中8为金刚石刀4的刀头部分，有时为了减少切削时间，我们要使用大刀宽来加工样品7。同时需要金刚石刀4有一定的耐用性。这些都对金刚石刀4及其安装方式有一定的要求。我们经过大量测试，金刚石刀4的第一前刀面和第一后刀面的夹角α需要在30°到45°之间。在微米量级加工时，我们通常选取α为45度，既满足表面加工精度要求也有较好的耐用性。金刚石刀4安装的时候，第一后刀面和加工平面的夹角β为8°到10°之间。
[0029]由于我们要对样品7表面进行显微成像，需要样品7表面非常平整，否则进行显微成像时会出现有的区域在焦面而有的区域不在焦面的情况。这就需要刀刃与Y轴夹角Θ尽可能的小，使得Θ不超过0.25mrad。图3所示为通过放置垫片9来调节刀刃与Y轴夹角的示意图。对于不同的表面起伏的需求，我们可以通过调节切削厚度和刀宽来实现