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title: "从块体提取 TEM 薄片互动实验｜Sandbox Physics"
description: "怎样提取一片薄样品，又不让它失去支撑或被铣坏？先接好针尖，再切断最后的连接；先把薄片固定到载网，再分离针尖。"
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last_modified: "2026-10-27"
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E19 · 薄片提取与减薄

# 从块体提取 TEM 薄片

**怎样提取一片薄样品，又不让它失去支撑或被铣坏？** 先接好针尖，再切断最后的连接；先把薄片固定到载网，再分离针尖。减薄时还要给低能收尾留够材料：总厚度相同，表层受影响多的那片，能留下的内部就更少。

先铣出两侧沟槽，接好针尖，再切断最后的连接。拖动针尖，把薄片移到 TEM 载网上，固定好后再分离针尖。接着加工两面，比较低能收尾与高能加工留下的表层。

> 交互仿真：在浏览器中打开本页，即可调整参数并运行模型。

模型假设

两面加工还分别跟踪镓和氙的注入分布。基底按硅等效材料处理，指数停止长度和残留比例是教学参数。铣削会带走原有注入原子，每次加工也会留下新离子；分布从首次两面加工开始，不计沟槽和支撑步骤的注入。这是计算的期望组分，与受影响层代理分开，不是实测浓度。模型从沟槽制备开始，依次底切、接针、切断连接、提起、转移、固定到载网、分离针尖，再加工两面。每一步保留执行时的设置。薄片初始厚 600 纳米、长 1500 纳米，高度由已经完成的沟槽深度决定。两面各移除设定厚度，移除体积结合指定的类硅原子密度，给出离子数和加工时长。镓、氙产额、沟槽条纹、再沉积和表层损伤规律都是教学假定；受影响层不等于实测非晶层厚度或离子注入分布。接触容差、理想连接和固定的悬空转移路径代替受力与碰撞动力学。底切和沉积连接只改变状态，未计算剂量；累计离子数仅包括沟槽和两面加工。模型不含材料输运标定、变化的表面遮挡、热损伤、断裂力学或真实 SEM 采集，也不是仪器操作配方。观察束仅作示意，高度、横向、数据卡中的厚度和硬件分别放大。

物理教程

## 下一处接牢，再放开上一处

**背景** 离子束能在块体里铣出一片薄样品，接下来还得把它取出来。先让针尖接住薄片，再切断最后的连接；移到载网后，先固定好，再撤离针尖。最后在载网上减薄。

**为什么值得理解** 薄片切出来还不够。加工时，它要一直有支撑，受到离子束影响的两层表面之间也要留够能观察的内部材料。

先抓重点

- **核心问题**: 怎样提取一片薄样品，又不让它失去支撑或被铣坏？
- **一句话直觉**: 下一处接牢了，才能放开上一处。

### 核心数学模型

#### 从两面各移除一层

$$
t_{j+1}=\max(0,t_j-2d_j)
$$

控件设置的是每面移除多少。两面的加工相遇，薄片就铣穿了。模型初始厚度为 600 纳米。

#### 由移除体积计算离子数

$$
\begin{aligned}V_j&=L H(t_j-t_{j+1})\\N_j&=nV_j/Y_j\\T_j&=eN_j/I_j\end{aligned}
$$

两面加工时，长度和高度不变。原子密度和产额都是指定值。这里计算垂直于薄片面的加工电荷，沟槽入射角不改变这套单独定义的几何。

#### 两层表面之间还剩多少内部

$$
t_{\rm core}=\max(0,t-2\delta)
$$

两面各有一层指定深度的受影响材料。加工既能去掉旧层，也会留下新层；模型没有反演实测离子注入分布。

### 常见难点

#### 教学参数

**容易误解** 屏幕上的设置就是我这块材料的制样配方。

**正确理解** 两面加工还分别跟踪镓和氙的注入分布。基底按硅等效材料处理，指数停止长度和残留比例是教学参数。铣削会带走原有注入原子，每次加工也会留下新离子；分布从首次两面加工开始，不计沟槽和支撑步骤的注入。这是计算的期望组分，与受影响层代理分开，不是实测浓度。模型从沟槽制备开始，依次底切、接针、切断连接、提起、转移、固定到载网、分离针尖，再加工两面。每一步保留执行时的设置。薄片初始厚 600 纳米、长 1500 纳米，高度由已经完成的沟槽深度决定。两面各移除设定厚度，移除体积结合指定的类硅原子密度，给出离子数和加工时长。镓、氙产额、沟槽条纹、再沉积和表层损伤规律都是教学假定；受影响层不等于实测非晶层厚度或离子注入分布。接触容差、理想连接和固定的悬空转移路径代替受力与碰撞动力学。底切和沉积连接只改变状态，未计算剂量；累计离子数仅包括沟槽和两面加工。模型不含材料输运标定、变化的表面遮挡、热损伤、断裂力学或真实 SEM 采集，也不是仪器操作配方。观察束仅作示意，高度、横向、数据卡中的厚度和硬件分别放大。

### 动手实验

1. 01

   #### 区分损伤与注入原子

   上网减薄后，看注入分布。展开进阶设置，换离子源，再执行一次小厚度的收尾加工，比较镓、氙残留和受影响层。

   **你会看到：** 换源后的加工会带走一部分旧原子，也会留下新种类。受影响层变薄，并不能单独说明还剩多少异种原子。

2. 02

   #### 同样薄，内部未必一样

   比较“薄片已减薄上网”和“薄了，表层仍受损”，查看每面受影响层和未受影响的内部。

   **你会看到：** 总厚度相同，能留下的内部材料仍可能差很多。

3. 03

   #### 从块体开始

   点击“重新制备”，在进阶设置里选择沟槽剂量和保护层。铣出沟槽后底切，留一处连接。

   **你会看到：** 沟槽太浅就无法完成底切；保留的连接仍托着薄片。

4. 04

   #### 让针尖接住薄片

   把金色手柄拖到接点，连接针尖，再切断最后的连接并提起。

   **你会看到：** 没接针就切断、没切断就移动，都会被模型拒绝。

5. 05

   #### 把支撑交给载网

   拖动针尖带着薄片到载网止点，落下并固定到支柱，再分离针尖。

   **你会看到：** 接触载网和已经固定好，是两种状态。

6. 06

   #### 给最后一遍留够材料

   先加工两面，再用低能束收尾。检查厚度是否在 60 到 150 纳米、每面受影响层是否不超过 5 纳米。

   **你会看到：** 后来调参数改不了先前的一遍；一旦铣穿，这片样品就无法恢复。

物理结论

制备顺序决定薄片能不能留下，最后一遍低能加工同时改变厚度和表层。

场、流体与物质 · 入门路径

## 从电场到电子显微镜

先看懂电场、学会操控带电粒子，再算出电子的波长，用电子束观察晶体和表面。

[从这里开始 → **看见电场** 在偶极子周围移动探针，看电场是不是总指向电势地形的下坡方向。 观察 · 8 分钟](https://sandboxphysics.com/zh/labs/electric-field/)

1. [1 看见电场](https://sandboxphysics.com/zh/labs/electric-field/)
2. [2 电荷在场中转弯](https://sandboxphysics.com/zh/labs/charged-particle/)
3. [3 电子波长与加速电压](https://sandboxphysics.com/zh/labs/electron-wavelength/)
4. [4 电子衍射与倒空间](https://sandboxphysics.com/zh/labs/electron-diffraction/)
5. [5 TEM 明场、暗场与选区衍射](https://sandboxphysics.com/zh/labs/tem-mode-selector/)
6. [6 SEM 二次电子表面形貌](https://sandboxphysics.com/zh/labs/sem-topography/)

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