一种电子显微镜样品支架，包括：支架部件；和包括多孔区域的金属箔。支架部件被配置成提供结构稳定性给金属箔，并且金属箔的多孔区域配置成接收电子显微样品。还提供了一种制造此类电子显微镜样品支架的方法，一种使用此类电子显微镜样品支架成像的方法和一种可操作用于进行此类成像的设备。根据多个方面和多个实施方案的电子显微镜样品支架可以减少电子显微镜中的粒子运动和/或样品充电，并因此改善可获自电子显微图像的信息内容。适当设计和构造的支架可以导致提高的每个粒子的分辨率和提高的(例如生物样品的)3D重建中角取向的精确度。这可以使比之前使用EM技术可能的更小且更困难的蛋白质结构的确定成为可能。
Electron Microscope Sample Support Including Porous Metal Foil
【技术实现步骤摘要】
包括多孔金属箔的电子显微镜样品支架本申请是申请日为2014年8月12日、国际申请号为PCT/GB2014/052454、中国国家阶段申请号为201480049902.2且专利技术名称为《包括多孔金属箔的电子显微镜样品支架》的专利技术申请的分案申请。
本专利技术涉及一种电子显微镜样品支架；一种制造此类电子显微镜样品支架的方法；一种使用此类电子显微镜样品支架成像的方法和一种可操作用于进行此类成像方法的设备。
技术介绍
可以将电子显微镜技术用以样品成像。根据此类技术，将电子束用以“照射”样品。样品在电子束中的存在导致电子束的变化。可以检查由样品导致的电子束的变化以产生样品的放大的图像。为了通过电子束照射，必须将样品恰当支撑在所述束中。通常形成电子束的电子具有高的能量，并且要理解的是，在电子束内将目标物(例如用于检查的样品)与保持样品在适当位置的支架一起轰击可能导致支架和/或样品的物理、化学和/或电变化。这种变化可能影响通过使用电子显微镜技术得到的结果，包括图像分辨率。期望提供一种用于电子显微镜技术中的样品支架，所述支架可以解决一些已知样品支架的特征。
技术实现思路
因此，第一方面提供一种电子显微镜样品支架，所述电子显微镜样品支架包括：支架部件；和包括多孔区域的金属箔；所述支架部件被配置成提供结构稳定性给所述金属箔，并且所述金属箔的所述多孔区域被配置成接收电子显微镜样品。第一方面认为，包括例如纳米级粒子的样品的电子显微图像中的信息内容可以由以下各项限定：单独的粒子的电子束诱导的运动；由电子束和/或样品支架(例如碳基底)的化学变化诱导的样品上的电荷积累。在图1至3中示意性说明这种现象。以上描述的现象可能是与电子低温显微镜特别相关的，电子低温显微镜也被称为低温电子显微镜，其中使用透射电子显微镜在低温下研究样品。电子低温显微镜技术可能特别有用于冷冻的、与水结合的生物学样品的研究。作为例如先前提到的那些现象之类的现象的结果，信息内容的损失可能限制由电子低温显微镜收集的涉及此类冷冻的水合的生物学样品(特别涉及此类样品的图像的3D重建)的图像的分辨率。作为可获得的受限信息的结果，已知的技术对单独的粒子的角取向的精确度施加限制，使得不能可靠地使更小的粒子，例如那些小于～500kDa的粒子。第一方面认为，在电子显微镜中金属栅格支架的使用是已知的并且多孔碳膜的使用是已知的同时，支撑样品用于分析的精细多孔金属箔的使用可以具有优点，尽管在第一个实例中看来是可能有损于所得图像的结构。具体地，可以认为将样品放置在提供于金属箔中的孔(hole)的区域中将导致更差的图像，因为金属箔对于电子束是不透明的并且可能导致对入射电子束的不当干涉。结果，典型地已经使用多孔碳基底，那些基底被例如金属栅格支撑，金属栅格可操作以增加力学稳定性给样品支架并如所需的将电子从样品“传导”离开。根据第一方面的样品支架包括金属箔，所述金属箔具有这样的性质：选择所述性质以允许其提供例如足够的二次电子给位于金属箔中小孔(pore)区域的样品，条件是金属箔在入射电子束内被正确地对齐。这种二次电子可以随后将暴露给入射电子束期间积累在样品中的正电荷中和。适当地选择的金属的电子产率可能起到将由箔的小孔区域中的样本(sample)或样品(specimen)经历的充电效应最小化的作用。此外，可以选择金属使得其在电子束的存在下是基本上惰性和不反应的。适当选择的金属的不反应的性质可以使箔的力学变形最小化。尽管措辞金属已被用于描述第一方面的多孔箔，但是要理解的是，也可以使用具有以下进一步列出的实质上金属性质的材料，例如适当选择的半导体材料。通常可以认为金属是具有大于10e21/cm3的自由载流子浓度的任何材料。在一个实施方案中，金属箔被布置成与支架部件欧姆接触。换句话说，金属箔和支架部件之间的接触起着非整流结(non-rectifyingjunction)的作用，从而允许箔之间的任何自由电子到支架的移动的不拘束，并且改善可以导致作为支架暴露给电子束的结果的充电效应。在一个实施方案中，金属箔包括金属，所述金属具有大比例的不紧密结合到材料中任何特定原子的可移动的电子。这种材料比典型的无定形碳更有传导性。也就是说，在一些实施方案中，金属可以包括高传导性金属。因此，用于箔的高传导性金属的供应允许电子在箔内相对自由的移动，其可以改善可以导致作为支架暴露给电子束的结果的电荷效应。在一个实施方案中，金属箔包括这样的金属：对于在所述箔上的电子入射而言，所述金属具有高总产率的由箔发射的电子。从而，暴露于高能电子束可以允许可以落在样品或样本区域上的电子的产生，因此改善可以导致作为支架暴露给电子束的结果的电荷效应。在一个实施方案中，金属箔包括具有高力学稳定性的金属。金属箔可以包括在所选择的厚度具有一定力学强度的金属，所述一定力学强度足以将在暴露到入射电子束期间样品的运动减少到小于所得图像需要的空间分辨率的倒数。从而，箔可以配置为当延伸穿过支架部件时是自支撑的。如果被选择以具有合适的杨氏模量，则金属箔可以是支架部件侧面之间横向跨度的强度相对较大的，尽管其本来是相对薄的。此外，通过选择具有合适力学稳定性的箔材料，可以解决任何由化学变化或电荷失衡导致的多孔金属箔的力学变形的影响。也就是说，材料越硬，电荷失衡越不可能导致箔的物理翘曲。改善物理翘曲可以有助于改善样品显微图像中由移动导致的模糊。在一个实施方案中，金属箔包括非反应性金属。从而，暴露到高能电子束可以造成金属箔中更少的化学变化，并且因而可以改善任何由化学变化导致的多孔金属箔的力学变形的影响。在一个实施方案中，金属箔包括与生物学电子显微镜样品相容的金属。从而，材料的选择可以是使得与样品的反应最小化。具体地，在一些实施方案中，可以选择金属箔以显示很少的与生物学物质的反应。在一个实施方案中，金属箔包括以下各项中的至少一种：金、铂、钯、铪或铑的金属箔。从而，可以选择此类物质和相似的物质，因为它们具有合适的：粒径尺寸，是非氧化物形式，具有所需的杨氏模量、二次电子产率或其他类似的期望的和/或可调的性质。在一些实施方案中，金属箔中单独小孔的尺寸被确定为使得它们与要被电子显微镜的入射电子束询问(interrogated)的区域是相当。从而，电子显微镜束可以是可操作的以观察单个小孔的全部。在一些实施方案中，确定每个小孔或小孔的尺寸以允许在单个的小孔中同时成像多个感兴趣的电子显微镜样品。在一些实施方案中，确定每个小孔的尺寸小于入射电子显微镜电子束的尺寸。从而，入射束可以被布置成覆盖放置在孔中的样品，并延伸到孔或小孔周围的金属箔区域上，或与孔或小孔周围的金属箔区域重叠。束在金属箔上的重叠可以有助于确保由二次电子产生的作为在箔上的入射电子束的结果的样品的均匀电荷平衡。在一个实施方案中，金属箔的多孔区域包括包含多个孔的金属层。多孔区域可以延伸穿过基本上所有被支架部件保持在适当位置的金属箔。在一些实施方案中，仅箔的区域可以包括孔。这些孔可以规则地或不规则地布置在多孔区域中。在一些实施方案中，这些孔可以是基本上尺寸均匀的。在一些实施方案中，孔的尺寸可以在箔的横向上变化。也就是说，可以在金属箔上提供多个多孔区域，每个多孔区域具有不同的小孔尺寸。备选地，可以在金属膜的多孔区域的横向上提供不同尺寸本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种电子显微镜样品支架，所述电子显微镜样品支架包括：支架部件，所述支架部件包括布置为形成网格的多个隔开的支架元件；和包括多孔区域的金属箔；其中，所述支架部件、支架元件和金属箔全部由相同的金属形成，并且所述支架部件被配置成提供结构稳定性给所述金属箔，并且所述金属箔的所述多孔区域被配置成接收电子显微镜样品，并且其中所述支架还包括与所述金属箔欧姆接触的石墨烯层。
【技术特征摘要】
2013.10.29 GB 1319070.7;2014.06.20 GB PCT/GB2014/01.一种电子显微镜样品支架，所述电子显微镜样品支架包括：支架部件，所述支架部件包括布置为形成网格的多个隔开的支架元件；和包括多孔区域的金属箔；其中，所述支架部件、支架元件和金属箔全部由相同的金属形成，并且所述支架部件被配置成提供结构稳定性给所述金属箔，并且所述金属箔的所述多孔区域被配置成接收电子显微镜样品，并且其中所述支架还包括与所述金属箔欧姆接触的石墨烯层。2.根据权利要求1所述的电子显微镜样品支架，其中所述石墨烯层被配置成延伸穿过所述金属箔的所述多孔区域中的小孔。3.根据任一前述权利要求所述的电子显微镜样品支架，其中所述石墨烯层被配置成支撑所述电子显微镜样品。4.根据权利要求1至3中任一项所述的电子显微镜样品支架，其中所述石墨烯层包括连续的石墨烯层。5.根据权利要求1至4中任一项所述的电子显微镜样品支架，其中所述石墨烯层提供额外的结构稳定性给所述样品支架。6.根据权利要求1至5中任一项所述的电子显微镜样品支架，其中所述石墨烯层被配置成支撑、包围或封装所接收的电子显微镜样品。7.根据权利要求1所述的电子显微镜样品支架，其中所述金属箔被布置成与所述支架部件欧姆接触。8.根据任一前述权利要求所述的电子显微镜样品支架，其中所述金属箔包括具有以下各项中的一种或多种的金属：高传导性；高的二次电子产生产率；高力学稳定性；非反应性金属；和与生物学电子显微镜样品相容的金属。9.根据任一前述权利要求所述的电子显微镜样品支架，其中所述金属箔包括以下各项中的至少一项：金、铂、钯、铑或铪的金属箔。10.根据任一前述权利要求所述的电...
【专利技术属性】
技术研发人员：洛里·帕斯莫尔，克里斯托弗·拉索，
申请(专利权)人：医药研究委员会，
类型：发明
国别省市：英国,GB
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