用于帶電粒子顯微術的冷凍樣本的制備方法
【專利摘要】一種制備用于在帶電粒子顯微鏡中進行研究的樣本的方法，包括如下步驟：提供基本上平板狀的樣本保持架，該保持架具有相對的、基本上彼此平行的第一和第二主表面，包括至少一個孔隙，所述孔隙連接所述主表面，并且隔膜越過該孔隙跨越在所述第一主表面上，隔膜包括至少一個穿孔；使含水液體膜跨越所述穿孔，該液體包括懸浮在其中的至少一個研究樣品；把樣本保持架投入到冷凍劑溶液上，由此樣本保持架被保持為所述第一主表面指向冷凍劑并且布置為基本上平行于冷凍劑的暴露表面，還包括下列步驟：緊接在膜與所述冷凍劑接觸之前，把發(fā)射的冷凍流體從指向所述第二主表面的噴嘴施加到所述膜。
【專利說明】用于帶電粒子顯微術的冷凍樣本的制備

【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及制備用于在帶電粒子顯微鏡中進行研究的樣本的方法，該方法包括如下步驟:
-提供基本上平板狀的樣本保持架，該保持架具有相對的、基本上彼此平行的第一和第二主表面，包括至少一個孔隙，該孔隙連接所述主表面，并且隔膜越過該孔隙跨越在所述第一主表面上，該隔膜包括至少一個穿孔；
-使含水液體膜跨越所述穿孔，該液體包括懸浮在其中的至少一個研究樣品；
-把樣本保持架投入到冷凍劑溶液上，由此樣本保持架被保持為所述第一主表面指向冷凍劑并且布置為基本上平行于冷凍劑的暴露表面。
[0002]本發(fā)明附加地涉及用于投入-冷卻在帶電粒子顯微鏡中進行研究的樣本的設備，該樣本被提供在基本上平面的樣本保持架上，該設備包括:
-臂狀物，能被用于抓牢所述樣本保持架的邊緣并且將其保持在基本上水平的定向上；
-容器，能被至少部分地填充有冷凍劑溶液(bath)，以使得所述冷凍劑在給定的水平水準處具有暴露的上表面；
-下落機構，能夠用于把所述臂狀物移動到所述容器中，允許處于所述臂狀物中的樣本保持架被投入到所述水平水準下方，其中樣本保持架的前側面指向下方。
[0003]本發(fā)明還涉及在帶電粒子顯微鏡中檢查樣本的方法，該顯微鏡包括:
-帶電粒子源，用于產生帶電粒子射束；
-支撐裝置，用于支撐樣本保持架，所述樣本安放在樣本保持架上；
-冷卻裝置，用于至少當樣本保持架處于所述支撐裝置上時保持所述樣本保持架處于冷凍溫度；
-粒子光學鏡筒，用于把所述射束引導到所述樣本上并且通過所述樣本，以便在檢測器上形成樣本的部分的圖像。

【背景技術】
[0004]如貫穿這個文本所使用的，接下來的術語應當被理解為與下面的解釋一致:
-詞語“帶電粒子”包含電子或離子(通常為正離子，諸如例如鎵離子或氦離子，但也可以是負離子；所討論的離子可以是帶電原子或分子)。該術語還可以指代例如質子。
-術語“顯微鏡”指代用于創(chuàng)建物體、特征或部件的放大圖像的設備，這些物體、特征或部件通常太小而不能用人類裸眼看到滿意的細節(jié)。在帶電粒子顯微鏡(CMP)中，帶電粒子的成像射束通過使用所謂的“粒子光學鏡筒”而被引導到樣本上，粒子光學鏡筒包括靜電和/或磁透鏡的集合，該集合能被用于操控所述射束，用于向其提供例如特定的聚焦或偏轉和/或減輕其中的一個或多個像差。在某些類型的CPM中，不同的粒子光學鏡筒還可以被用于把從樣本發(fā)出的帶電粒子聚焦到檢測器上。除了成像，CPM還可以具有其他功能，諸如執(zhí)行分光鏡檢查、檢查衍射圖、執(zhí)行(定位)表面修改(例如銑削、刻蝕、沉積)等。 -基本上平板狀的樣本保持架可以包括多于一個的所描述的孔隙；具體來說，其可以是包含這種孔隙的矩陣布置的網格狀結構。類似地，跨越給定孔隙的隔膜可以包含多于一個的所描述的穿孔；具體來說，其可以包括這種穿孔的(隨機的或規(guī)則的)分布。穿孔自身可以是被故意創(chuàng)建的(例如使用鉆、刺、沖壓或刻蝕技術)，或者他們可以天然地存在于隔膜中。這里所描述的預先制造的、可置換的、網格狀樣本保持架對CPM的用戶來說是商業(yè)上可獲得的。
-詞語“含水液體”意圖包含純液體水，但還可以包含基于水的溶液或懸浮液。因此，除了生物液體(諸如例如細胞漿、血漿、淋巴液或羊水)之外，該術語還包括電解液。
-在表面張力效應的幫助下，含水液體膜基本上“跨越”所述(一個或多個)穿孔。存在已知的現(xiàn)有技術方法用于執(zhí)行這個過程，例如，使用一片吸墨紙，該吸墨紙壓靠樣本保持架，被所討論的含水液體弄濕，并且然后被移除-使含水液體薄膜留在(一個或多個)穿孔中，在某種程度上類似于吹泡器的環(huán)中的肥皂膜。
-術語“冷凍劑”應當被理解為指代處于冷凍溫度的液體，即處于或低于_150°C。
-在當前情況中的“樣本”可以被認為是具有(凝固的)含水液體的所述跨越膜，包括(一個或多個)其懸浮的研究樣品。實際上，對這種樣本執(zhí)行的CPM研究通常將傾向于集中在所述(一個或多個)樣品上而不是集中在(凝固的)液體上，樣品被封裝在(凝固的)液體中。
[0005]在接下來的內容中，將通過示例的方式經常在電子顯微鏡的特定背景中闡述本發(fā)明。然而，這種簡化僅意圖出于清楚/說明性目的，并且不應當被理解為限制。
[0006]帶電粒子顯微鏡是用于對微觀物體進行成像(尤其以電子顯微鏡檢查法的形式)的公知的并且越來越重要的技術。歷史上，電子顯微鏡的基本種類已經歷發(fā)展而成為許多公知的設備類別，諸如透射電子顯微鏡(TEM)、掃描電子顯微鏡(SEM)、和掃描透射電子顯微鏡(STEM)，并且還成為各種子類別，諸如所謂的“雙射束”工具(例如FIB-SEM)，其附加地采用“加工”聚焦離子射束(FIB)，允許支持性活動，諸如例如離子射束銑削或離子射束誘導沉積(IBID)。在TEM中，用于輻射樣本的電子射束通常將具有比SEM的情況中顯著高的能量(例如300keV對1keV),以便允許其組成電子穿透樣本的總深度；出于相關的原因，在TEM中被調查的樣本還將通常需要比在SHM中被調查的樣本更薄。在傳統(tǒng)電子顯微鏡中，成像射束在給定成像時段期間被“打開”達一延長的時間段；然而，在相對較短的電子“閃現(xiàn)”或“突發(fā)”的基礎上發(fā)生成像的電子顯微鏡也是可獲得的，當試圖對例如移動樣本或輻射敏感樣品進行成像時，這樣的方法具有潛在的益處。
[0007]因為TEM中的成像電子射束刺穿待調查的樣本，所以這樣的樣本需要相對較薄(如上面已經陳述的那樣)并且還需要安放在樣本保持架上，該樣本保持架不明顯地干擾所述電子射束。這些要求在某些類型的樣本的情況下可能呈現(xiàn)顯著的挑戰(zhàn)。具體來說，關于他們在CPM中的檢查，需要在含水液體(諸如水、電解液、細胞液、血漿等)的主體中進行存儲和研究的生物樣品(諸如細胞、細胞部件、單細胞有機體等)可能呈現(xiàn)顯著的挑戰(zhàn)，因為:
-引入到CPM的(準)真空環(huán)境中的含水液體將開始放氣/沸騰，因此傾向于使樣本降級；
-為了防止這種情況，在被引入到所述真空中之前，樣本可以首先被冰凍；
-然而，為了防止由(尖銳)冰晶的形成所引起的對樣本的損壞，這種冰凍通常必須非?？焖俚貓?zhí)行，目的是實現(xiàn)樣本玻璃化(凝固成無定形的、玻璃狀的相)而沒有顯著冰結晶化； -由這個玻璃化過程產生的樣本應當足夠薄以被CPM中的沖擊射束高效刺穿，但是該樣本應當能夠由其邊緣支撐它(或至少支撐在非常薄的樣本保持架(的部分)上)，以便支撐裝置對射束穿透沒有影響，或有至少相對有限的影響。
[0008]這些要求趨向于使這種樣本的制備面臨顯著的技術挑戰(zhàn)。
[0009]在上面的開始段落中闡述的方法在如下文章中得到闡明Nitrificat1n ofcryoelectron microscopy specimens revealed by high-speed photographic imagingby S.Kasas et al.，J.Microscopy 211(1)，July 2003，pp.48-53。該文章基本上關注研究網格狀樣本保持架(3mm直徑銅網格，碳隔膜，通常700-200 μ m的孔隙尺寸，大約2 μ m的穿孔尺寸，穿孔之間大約1-5 μ m的典型節(jié)距)和其被投入的冷凍劑溶液之間的以頻閃方式分析的、時間分辨的熱接觸分布圖。在這點上，其討論了樣本保持架“豎直投入”到冷凍劑中(由此樣本保持架的平面垂直于冷凍劑的暴露表面)和“水平投入”(由此樣本保持架的平面平行于冷凍劑的暴露表面)之間的差別，并且其提出后者作為實現(xiàn)比前者更一致的玻璃化結果的方式(在從樣本到冷凍劑的更均一的熱傳遞方面)。然而，該文章自身(基本上)沒有涉及樣本制備的其它重要方面，并且具體來說，沒有解決樣本污染的主題。
[0010]在本發(fā)明之前的研究中，發(fā)明人注意到上面暗示的“水平投入”方法一貫地傾向于產生遭受顯著污染的樣本。例如，參見下面的圖3A，其示出了使用現(xiàn)有技術獲得的玻璃化樣本的Ιμπι χ? μ m正方形部分。在所采用的放大倍數(大約30k)下,這個正方形應當基本上是準一致的灰色(因為樣本中的前面提到的研究樣品太小而不能在這個圖像中被分辨);然而，如從該圖中可以清楚看見的，樣本反而被深色、點狀特征的分布所覆蓋。這些污染物特征的存在可以大大地阻礙在CPM中對樣本隨后的分析，因為他們充當CPM的帶電粒子成像射束的散射點。如果特定研究樣品恰好被定位成沿著具有這樣的污染物特征的共享瞄準線，或者接近于其，那么他通常不能通過使用CPM來被滿意地查看。


【發(fā)明內容】

[0011]本發(fā)明的目的是解決上面闡述的問題。具體來說，本發(fā)明的目的是提供樣本玻璃化過程，在該過程中，上面提到的污染問題的發(fā)生被減輕。
[0012]這些和其它目的在上面的開始段落中闡述的方法中被實現(xiàn)，該方法的特征在于:緊接在膜與所述冷凍劑接觸之前，其把發(fā)射的冷凍流體從指向所述第二主表面的噴嘴施加到所述膜。
[0013]在導致本發(fā)明的實驗中，發(fā)明人精密地調查了上面討論的污染物特征。使用TEMX射線斷層攝影術，他們能夠探知所述特征發(fā)生在樣本的“背側面”(即在水平投入期間背向冷凍劑溶液的側面)上。組合分析顯示污染物特征是水冰的表面島，該表面島在樣本的其它部分正在玻璃化時以某種方式成功形成。在許多進一步調查之后，發(fā)明人得出如下結論:當樣本的前側面接觸冷凍劑溶液時，在樣本自身中存在的液體水從樣本背側面浸出，并且該浸出的水冰凍成表面冰(在他能夠被冷凍劑溶液無定形地凝固在樣本中之前)。具有了這一認識，發(fā)明人尋求防止這樣的浸出發(fā)生的方法。他們最終得出見解:通過恰巧在冷凍劑溶液和樣本的前側面之間接觸時刻之前把突然發(fā)射的冷凍流體施加到樣本的背側面，樣本的背側面可以被玻璃化，因此形成對否則可能從樣本浸出的液體水的阻擋。這個發(fā)明性過程的結果是至今廣泛分布的污染物特征的發(fā)生顯著減少，例如如圖3B中圖示的那樣，圖3B示出了使用本發(fā)明獲得的玻璃化樣本的Iym Xlym正方形部分，其基本上沒有在圖3A中普遍的污染物特征。
[0014]在本發(fā)明的背景下，下面的內容應當要注意:
-關于被發(fā)射到含水膜的背側面上的冷凍流體，術語“流體”應當被廣泛地理解為包含氣體或液體，或混合形式，諸如例如飛沫或蒸汽，并且術語“冷凍”應當(再次)被理解為指代處于或低于_150°C的溫度。
-在所述發(fā)射中的冷凍流體和投入溶液中的冷凍劑不一定(但如果需要，仍然可以)具有相同的組成/溫度。例如，冷凍劑可以是處于_178°C溫度的液體乙烷，而冷凍流體可以是處于-160°C溫度的基本上干燥的氮氣(并且〈10 ppm的水，ppm=百萬分率)。
-術語“噴嘴”應當被廣泛地理解為指代任何定量給料設備，其能夠遞送臨時定義劑量的冷凍流體。這種臨時定義可以例如在可控閥門或閘門的幫助下完成，和/或使用能夠把噴嘴快速移動到樣本背側面上方的位置內/位置外的機構來完成。所述發(fā)射的定時/持續(xù)時間可以例如由自動機構(生成的定位點)來命令，該自動機構用于把樣本保持架投入到冷凍劑中。為了方便，可以采用軟管/導管來把要求的冷凍流體(或其前體)供應給噴嘴。
-規(guī)定“緊接”在膜與所述冷凍劑接觸之前應當被理解為指示在所述接觸之前的200毫秒內開始所述發(fā)射，優(yōu)選地在100毫秒內，并且更優(yōu)選地在10-50毫秒內。
[0015]這些點將在下面被更詳細地闡明。
[0016]在本發(fā)明的特定實施例中，冷凍流體是基本上干燥的冷凍氣體。在各種測試中，發(fā)明人已觀測到:通常，氣體相對較容易供應給噴嘴以及從噴嘴流出，并且還相對容易地防止氣體干擾(混合)冷凍劑溶液和/或緊貼到樣本/樣本保持架。這不是說另一形式的冷凍流體不能被使用:例如，不是氣體而是液體形式的流體通常將具有顯著更高的熱容量，這在某些情形下是有優(yōu)勢的。然而，上面闡述的實際方面(易于使用)通常將比這樣的優(yōu)勢更重要。為了防止把不需要的晶體冰引入到樣本附近，所采用的冷凍氣體應當基本上是干燥的。例如，人們可以使用處于_160°C并且具有〈10 ppm (并且優(yōu)選地甚至更少)的水蒸汽的氮氣。其它氣體(諸如氦、氙、氬、氖等)在原則上也可以被使用，但這樣的氣體比氮傾向于更昂貴并且更難以處理。
[0017]在前面的段落中闡述的本發(fā)明的實施例的特定方面中，使所述發(fā)射中的冷凍氣體經受沿著所述第二主表面的至少部分的基本上分層流。這種流的優(yōu)勢是氣體以可預測和可控的方式形成與第二主表面(和第二主表面內的(一個或多個)孔隙的內部)的基本上一致的熱接觸，由此(例如)如果需要，該流的速度可以被調整以便影響從樣本到冷凍流體的熱傳遞速率。相反的，非分層/混亂的發(fā)射將傾向于較差的均一性，從而產生如下風險:該發(fā)射可能包含相對較低壓強的氣穴，在該氣穴中從樣本到該發(fā)射的熱傳遞比最優(yōu)的低，伴隨的風險是在這樣的氣穴內形成不想要的冰。這不是說非分層流體發(fā)射在本發(fā)明中不能使用，而是其隨機的/不佳的可控性質傾向于使得他成為稍微較少吸引力的選項。
[0018]如果氣體被用作冷凍流體，它將需要以冷凍溫度從噴嘴發(fā)出。處于冷凍水平以上溫度的氣體(例如室溫氣體)能夠例如通過使其穿過熱交換器(該術語應當被廣泛地理解為包含任何適當的冷卻裝置)而被適當冷卻。這樣的熱交換器可以例如包括中空管道，該中空管道被卷繞成桶中的盤管；該桶可以被填充(或被注滿)有冷凍液體(諸如液氮)，并且要冷卻的氣體(諸如處于室溫的氮)可以傳遞到管道中并且穿過該管道，從該管道開始，氣體將以降低的溫度出現(xiàn)。如果盤管管道足夠長并且壁足夠薄，桶中的液體足夠冷并且以足夠的量存在/充滿，并且管道內的氣體流速不太高，那么從管道出現(xiàn)的氣體將處于冷凍溫度。如果氣體以非冷凍溫度出現(xiàn)，那么能夠采用這種熱交換器的一系列布置來執(zhí)行例如多階段/級聯(lián)冷卻。在不同的方案中，熱交換器可以例如采用絕熱冷卻器，在該絕熱冷卻器中，通過允許輸入氣體突然膨脹(例如使用基于活塞的機構)來冷卻輸入氣體。這些和其它的替代方案將適宜處于低溫學領域的技術人員的范圍內。理想地，從熱交換器出現(xiàn)的冷卻產品將完全由冷凍氣體構成。然而，如果由熱交換器獲得的溫度接近所討論的氣體的沸點/冷凝點，則一些輸入氣體可以以(準)液體形式(例如，作為液滴的蒸汽或霧狀物)出現(xiàn)；例如，在處于I大氣壓的氮氣的情況下，在大約-196°C的溫度將開始發(fā)生這種到液體的(部分)冷凝。在這個背景下，在本發(fā)明的特定實施例中，使用包括下列步驟的方法，供應給噴嘴的氣體被冷卻到冷凍溫度:
-給熱交換器的輸入提供處于非冷凍溫度的氣體；
-從熱交換器的輸出取得處于冷凍溫度的氣體/蒸汽混合物，該蒸汽包括所述氣體的冷凝液滴；
-從所述氣體/蒸汽混合物提取冷凍氣體，并且使用提取的氣體來產生所述發(fā)射。
[0019]在這種實施例的特定方面中，從所述氣體/蒸汽混合物的流提取冷凍氣體的步驟包括下列過程的至少一個:
-在所述流的基本上橫向的方向上從所述流吸取所述氣體；
-在所述流的基本上橫向的方向上從所述流吹走所述氣體。
[0020]這些方法利用如下事實:氣體/蒸汽混合物中的氣體的密度將小于蒸汽中冷凝液滴的密度，使得可以使用壓強梯度來從所述流橫向吸取/吹走氣體，同時引起液滴的最小橫向位移。使用這些見解，可以設想各種可能的噴嘴設計。例如:
(i)具有環(huán)形截面的第一管道能被用于引導降落環(huán)形“幕簾”中的混合氣體/蒸汽流，該降落環(huán)形“幕簾”垂直于圓形樣本保持架的背側面并且以其為中心。所述環(huán)形截面的內徑稍微大于樣本保持架的直徑，以使得這個幕簾傾向于在樣本保持架的周界外側降落。第二管道沿第一管道的圓柱軸集中布置，其中一端恰好位于樣本保持架的上方，并且另一端連接到抽吸器(吸取裝置)。這創(chuàng)建從樣本保持架的邊緣朝向其中心的圓形對稱壓強梯度，并且這個壓強梯度從環(huán)形幕簾抽取冷凍氣體并且使其在樣本保持架的背側面表面上方朝向第二管道流動并且流動到第二管道中。這個流可以通過(例如)突然打開/關閉第二管道和抽吸器之間的閥門而以發(fā)射的形式被施加。例如參見圖4A。
[0021](ii)在這種設計的變型中，第一管道不再需要具有環(huán)形截面，并且被定位到樣本保持架的一側(其周界外側)；這創(chuàng)建降落氣體/蒸汽混合的切向“幕簾”。第二管道其被類似地定形/定尺寸/和定位，除了他被定位成與第一管道截然相反地穿越(相對于樣本保持架的中心)。在這種情況下，連接到第二管道的抽吸器從切向幕簾抽取冷凍氣體，并且使其在樣本保持架的介入背側面表面上方朝向第二管道流動并且流動到第二管道中。再次，這個流可以通過(例如)突然打開/關閉第二管道和抽吸器之間的閥門而以發(fā)射的形式被施力口。例如參見圖4B。
[0022]各種其它這種實施例的設計和實施方式將適宜處于技術人員的能力內。為了好的秩序，圖4C示出與圖4B中的情形類似的情形，除了來自所采用的熱交換器的產品現(xiàn)在僅包括氣體，而不是氣體和液滴的混合。這個情形可以例如使用對熱交換過程的更準確的溫度調節(jié)來實現(xiàn)。
[0023]為了實現(xiàn)含水液體膜的背側面的滿意玻璃化，其對來自本發(fā)明的噴嘴的冷凍流體的暴露應當是突然的-此后為術語“發(fā)射”。如果對來自噴嘴的冷凍流體的暴露是比較漸增/延長的，則存在如下風險:所述膜的背側面將(至少部分地)冰凍成晶體形式而不是無定形凝固-這在本發(fā)明的背景下是不期望的。發(fā)明性發(fā)射的定時和持續(xù)時間可以依賴于各種因素被調諧/優(yōu)化，具體來說依賴于樣本(豎直)投入到冷凍劑溶液中的速度(其通?？梢允谴蠹s每秒2-3米的數量級)而且還依賴于如下參數，諸如發(fā)射中的冷凍流體的溫度、由噴嘴產生的壓強/流樣式等。作為概測法，這里僅出于一般指導的目的給出下面的參數可以被用于本發(fā)明中:
-所述發(fā)射在所述膜與冷凍劑溶液接觸之前的時間T開始，其中T被選擇為在1-100毫秒的范圍中。
-所述發(fā)射持續(xù)Δ T的持續(xù)時間，其中Δ T被選擇為在1-100毫秒的范圍中。
[0024]技術人員將能夠選擇其自己的T和ΔΤ值，調節(jié)為關于本發(fā)明的給定實施例的布置和參數。
[0025]參考上面的討論，并且尤其參考在先前的段落中的討論，本發(fā)明還提供一種用于投入-冷卻樣本的設備，所述樣本被提供在基本上平面的樣本保持架上，所述設備包括:
-臂狀物，能被用于抓牢所述樣本保持架的邊緣并且將其保持在基本上水平的定向上；
-容器，能被至少部分地填充有冷凍劑溶液，以使得所述冷凍劑在給定的水平水準處具有暴露的上表面；
-下落機構，能夠用于把所述臂狀物移動到所述容器中，從而允許處于所述臂狀物中的樣本保持架被投入到所述水平水準下方，其中樣本保持架的前側面指向下方，
其特征在于所述設備還包括:
-定量給料機構，用于把可控發(fā)射的冷凍流體施加到所述樣本保持架的背側面；
-控制器，連接到所述下落機構和所述定量給料機構，用于把所述發(fā)射定時為緊接在所述樣本保持架與所述水平水準相交之前發(fā)生。
[0026]關于這樣的設備，可以注意下面各項:
-臂狀物可以是能夠用于水平地保持所述樣本保持架并且良好安裝在容器周界內的任何結構/附件。臂狀物用來抓牢樣本保持架的機構是開放選擇的:其可以例如需要某一種類的鑷子或磁夾具或例如與樣本保持架上對應的孔隙協(xié)作的銷。
-容器可以是任何不漏液體的器皿，該器皿使自己適用于保持所選冷凍劑的主體，足夠深以允許樣本保持架被投入到期望深度(例如幾毫米)并且足夠寬以在投入期間容納臂狀物/樣本保持架的進入。它可以是例如(相對較小的)杜瓦瓶或燒瓶，或者僅是絕緣(金屬或陶瓷)杯。
-下落機構可以采用各種形式。其可以例如采用自由降落機構，利用機械或電磁釋放。替代地，其可以采用某一種類的彈力/彈性機構，該彈力/彈性機構可以被選擇性地觸發(fā)以便把臂狀物“彈射”到容器中。或者其可以采用促動器(諸如壓力或線性電機)，促動器可以展現(xiàn)為把臂狀物主動地驅動到容器中，等。 -定量給料機構將基本上包括某種形式的可控噴嘴，該噴嘴可以用于按命令發(fā)出冷凍流體的發(fā)射(噴出、噴射)。人們能夠例如設想閥門操作噴嘴，該閥門操作噴嘴與臂狀物一起移動并且在樣本保持架下降到容器中期間被引導到樣本保持架的背側面。替代地，人們例如能夠設想不是默認位于樣本背側面上方的噴嘴，而是改為在可選的時刻擺動到樣本保持架的上方位置中/越過樣本保持架；在這種情況下，要求的噴射借助于噴嘴迅速/突然運動越過所述樣本保持架來遞送。噴嘴可以例如經由柔性軟管/導管連接到冷凍流體的儲液器，或者它可以具有其自身的“板上”(on-board)(微型)儲液器。
-控制器通?？梢允悄撤N形式的計算機處理器。它可以以不同方式決定發(fā)射的定時，例如簡單地基于先前的校準運行(被動方法)或基于對下落臂狀物/樣本保持架的(瞬時)位置/速度的實時測量使用測量裝置(諸如光學編碼器、干涉儀、電容式傳感器、光電二極管等)的輸出來確定發(fā)射的發(fā)生/持續(xù)時間(主動方法)。
[0027]技術人員將理解這些點，并且將能夠根據給定情形的細節(jié)選擇并且展現(xiàn)各種實施方式。
[0028]關于樣本被投入其中的冷凍劑溶液，存在關于所使用的冷凍劑的各種可能的選擇。例如，各種專業(yè)人員使用液體乙烷/丙烷混合來報告。在本發(fā)明的特定實施例中，冷凍劑溶液包括處于_160°C到_183°C范圍中溫度的液體乙烷(不具有大量的其它組成物)。當通過投入-冷卻樣本來玻璃化樣本時，人們可能趨向于遵守“越冷越好”規(guī)則。然而，在低于大約-183°C的溫度，發(fā)明人已觀測到液體乙烷傾向于變得如此粘稠以至于開始妨礙投入過程，例如通過緊貼到樣本保持架。因此在這個水平(例如_178°C)以上的溫度通常是優(yōu)選的。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0029]現(xiàn)在將在示例性實施例和所附的示意圖的基礎上更詳細地闡明本發(fā)明，其中:
圖1A呈現(xiàn)用于投入-冷卻樣本到冷凍溫度的現(xiàn)有技術設備的各方面的正視圖；
圖1B示出在根據本發(fā)明修改之后的圖1A的設備；
圖2呈現(xiàn)樣本保持架的特定實施例的各方面的平面視圖(頂部)、橫截面視圖(中間)和擴大的細節(jié)視圖(底部)，該樣本保持架可以用于承載包括含水液體膜的樣本；
圖3A和3B是含水液體樣本的相對較低放大倍數的--Μ圖像，該含水液體樣本在網格上制備并且使用根據現(xiàn)有技術(圖3A)和本發(fā)明(圖3B)的投入方法玻璃化；
圖4A、4B和4C描繪了不同噴嘴/流構造的縱截面視圖，該噴嘴/流構造使他們自身適合于應用在本發(fā)明的實施例中；
圖5呈現(xiàn)帶電粒子顯微鏡的正視圖，帶電粒子顯微鏡使其自身適合于與本發(fā)明一起使用。
[0030]在圖中，相關的、對應的部分使用對應的參考符號指定。應當注意的是，通常這些圖不是按比例的。

【具體實施方式】
[0031]圖1A呈現(xiàn)用于投入-冷卻樣本到冷凍溫度的現(xiàn)有技術設備I的各方面的示意正視圖，樣本被保持在樣本保持架S上(在圖2中更詳細地示出)。注意笛卡爾坐標系XYZ，該坐標系將在后面的描述中被使用。描繪的設備I包括:
-臂狀物3，能被用于在樣本保持架S的邊緣處/附近抓牢樣本保持架S，并且將樣本保持架S保持在基本上水平的定向上(平行于XY平面)。該臂狀物3包括抓牢部分3a，抓牢部分3a使用例如鑷子動作來抓牢樣本保持架S。如果需要，樣本保持架S可以具有小的突耳(未描繪)，該突耳允許樣本保持架S更容易地被抓牢部分3a所抓牢。
-容器5 (諸如杜瓦瓶)，能被至少部分地填充有冷凍劑7的溶液，以使得所述冷凍劑7在給定的水平水準H處具有暴露的上表面9。這個上表面9將基本是水平的，除了相對較小的新月效應。
-下落機構lla、llb，能夠用于(至少部分地)把臂狀物3移動到所述容器5中，允許處于臂狀物3 (的抓牢部分3a)之中/之上的樣本保持架S被投入到所述水平水準H下方，其中樣本保持架S的前側面Sf指向下方(平行于Z方向)。如這里描繪的，下落機構11a、Ilb包括滑塊11a，滑塊Ila能夠沿桿Ilb向上和向下平行于Z方向移動(如由箭頭Ilc指示的)。在投入期間滑塊Ila的向下運動例如可以是自由降落、彈射的或機動化的，如上面已經闡述的那樣。在當前的布置中，線性電機(未描繪)被提供在滑塊Ila中，并且這使其自身沿桿/定子Ilb動作。
[0032]圖2 (不按比例)呈現(xiàn)能夠與圖1A的設備I 一起使用的樣本保持架S的特定實施例的各方面的更詳細的(示意)視圖。該特定類型的樣本保持架S經常被稱為“網格”或“自動網格”。其包括Cu線的圓形環(huán)21a，該環(huán)的直徑大約是3_并且線的直徑(通常)是大約50-100 μ m數量級。直線部分21b附接在環(huán)21a內，直線部分21b被布置為形成正交網格樣式，因此限定(基本上為正方形的)孔隙(開口 /孔/窗口)23的矩陣狀陣列。圖2的中間部分示出沿直徑A-A’取得的該圖的上部的橫截面視圖。其示出了樣本保持架S具有基本上平面(平板狀)形式，具有基本上彼此平行的相對的第一(SI)和第二(S2)主表面。任何給定的孔隙23 “連接”這些主表面S1、S2，其中孔隙23充當主表面之間的連接通道。如這里描繪的，隔膜25跨越在第一主表面SI上(并且可選地，固定到線21b，例如使用粘合劑或通過熔化結合)。該隔膜25可以例如包括碳質材料，諸如尼龍或石墨烯，并且通常將具有從大約0.3nm到數百nm范圍的厚度(在Z方向)。隔膜25包含分布的穿孔27，穿孔27在該圖的底部的詳細視圖中清晰可見。這些穿孔27通常具有大約2 μ m數量級的直徑(平行于XY平面)。實質上，網格結構21a、21b充當隔膜25的支架，并且隔膜25繼而充當穿孔27的支撐結構(使得其有時被稱為“有孔碳支撐”)。在穿孔27內提供和支撐最終的“樣本以含水液體的薄膜29的形式(包括懸浮于其中的一個或多個研究樣品)，該薄膜29跨越每個給定的穿孔27，(尤其)借助于表面張力效應而保留在原位。
[0033]應當注意的是，圖2中描繪的(網格21a、21b+穿孔隔膜25、27)和上面描述的樣本保持架S在商業(yè)上可獲得，例如從諸如美國加利福尼亞州萊丁的Ted Pella公司之類的企業(yè)。還可以例如從諸如德國耶拿的Quantifoil Micro Tools有限責任公司之類的企業(yè)購買(各種)預先制造的有孔碳膜(對應于穿孔隔膜25、27)。應當注意的是，原則上，在本發(fā)明中使用的樣本保持架S基本上要求僅一個孔隙23和僅一個穿孔27 ;然而，多個這種結構23,27當然被本發(fā)明所允許，并且通常是有優(yōu)勢的，因為其通常允許更多的樣本材料出現(xiàn)在樣本保持架S的給定區(qū)域上。
[0034]使用在技術著作中充分描述并且技術人員已知的方法，含水液體的膜29可以被提供在樣本保持架S的各個穿孔27中。在一個這種已知的方法中，一片吸墨紙(未描繪)壓靠樣本保持架S的表面SI，然后被所討論的含水液體弄濕，并且隨后從樣本保持架S被移除(例如剝離)_使(大部分)孔隙27被賦予含水液體的(微型)膜29，該膜29通過表面張力效應跨越在孔隙27內。這個類型的方法例如在如下文章中描述并且這里將不接受進一步的注意力:Cryo-negative Staining by Marc Adrian et al.1n Micron 29 (2-3), ElsevierScience Limited, 1998， pp.145-160。
[0035]現(xiàn)在回到圖1，一旦樣本保持架S已被提供有上面闡述的它的(一個或多個)含水液體的膜29，它就可以被安放在臂狀物3的抓牢部分3a上，按照表面SI上的隔膜25面向下朝向容器5的這種方式，因此形成保持架S的前側面Sf (其中表面S2形成背側面Sb)。冷凍劑7的合適溶液(例如液態(tài)乙烯)被提供在容器5中，并且然后下落機構IlaUlb用于把樣本保持架S突然投入到冷凍劑7中，例如以大約2 ms—1的速度。這樣的過程例如在上面提到的Kasas等的文章中描述。在樣本保持架S已按這個方式被投入-冷卻后，樣本保持架S從冷凍劑7被移除并且放置在冷凍保持架(未描繪)之上/之中，該冷凍保持架能夠維持其處于冷凍溫度直到其在CPM中經受研究。
[0036]如上面已經闡述的，發(fā)明人已經發(fā)現(xiàn)這個現(xiàn)有技術方法在樣本質量方面產生不滿意的結果。更具體來說，以這種方式冷卻的樣本傾向于展示出嚴重的污染。這個效應在圖3A中示出，其描繪了含水液體膜29的I μπι xl ym正方形部分(平鋪)，該正方形部分已使用在圖1A中圖示并且在上面闡述的現(xiàn)有技術的設備/技術被投入-冷卻，并且在這里使用冷凍-TEM以相對較低的放大倍數(太低而不能分辨懸浮于所討論的含水液體中的微小生物研究樣品)被成像。應當是基本上均一 /無特征的圖像的內容改為點綴有深色、點狀特征31。如上面解釋的，發(fā)明人已證實這些特性31事實上是表面冰島，其在投入期間在膜29的面向上/背向冷凍劑7的側面上形成。這些特征31的存在使共享共同瞄準線的研究樣品模糊，并且在用于研究膜29的帶電粒子射束中引起不想要的散射效應。
[0037]實施例1
為了解決在前面的比較性示例(關于膜29的污染)中闡述的負面問題，本發(fā)明人修改了上面描述的現(xiàn)有技術設備/技術。根據本發(fā)明的投入-冷卻設備I’的示例在圖1B中示出。其與圖1A的設備共享許多特征(其使用相同的參考符號標記)，但是它也包含許多附加的特征/方面。
[0038]具體來說，設備I’包括噴嘴13，噴嘴13安放在臂狀物3的附件3b上以使得噴嘴13指向樣本保持架S的背側面Sb，并且能夠緊接在樣本保持架的前側面Sf到達水平水準H之前遞送到達其的冷凍流體的受控發(fā)射15。噴嘴13經由柔性軟管/導管13b連接到生產單元(熱交換器/儲液器)13a，并且該生產單元13b可以用于產生/存儲噴嘴13要求的冷凍流體的供應；在這種情況下，協(xié)作組合13、13a、13b可以被認為包括定量給料結構以用于供應發(fā)射15。發(fā)射15的定時/持續(xù)時間由控制器17 (例如計算機處理器)支配，控制器17通過控制線17’連接到設備I’的關鍵元件。如這里圖示的，控制器17連接到:
-定量給料機構13、13a、13b,例如連接到定量給料閥門或閘門，該閥門或閘門支配到達/來自噴嘴13的輸出的冷凍流體流；
-下落機構I la、I lb，例如連接到促動器/釋放機構，該促動器/釋放機構設置滑塊I Ia向下運動； -裝置19，該裝置19用于確定樣本保持架S即將與水平水準H相交的時間。這樣的裝置19可以包括例如光學編碼器、或與光束協(xié)作的光電二極管、或者照相機等，所述光束將由于樣本保持架S的降落而被中斷，所述照相機使用圖像識別軟件來識別樣本保持架S(或臂狀物3的給定部分)的位置。如果需要，設備19還可以用于確定在樣本保持架S的投入期間樣本保持架S的降落速度。
[0039]如上面已經陳述的，裝置19實際上是可選的；作為替代，人們可以例如基于在前校準運行來預測水平水準H將與樣本保持架S相交的時刻。如果需要，人們可以努力維持水平水準H基本上恒定，例如通過使容器5具體化為“溢流杯”，冷凍劑7的流持續(xù)流入/流出該“溢流杯”。
[0040]在特定(非限制)示例中:
-樣本保持架S以2 HiiT1的速度與水準H相交。
-噴嘴13施加冷凍氣體發(fā)射，該發(fā)射在水準H被相交之前的1-10毫秒(T)開始，并且持續(xù)1-10毫秒(Δ T)的持續(xù)時間。
-在發(fā)射15中采用的冷凍流體是干燥氮氣，處于_160°C并且處于10-1OOOmbar的壓強/每分鐘0.1-3升的流速。
-噴嘴13 (的出口)位于樣本保持架S的背側面Sb的上方0.2-2mm。
[0041]如上面已經陳述的，根據本發(fā)明的噴射15的效果是恰好在膜29的面向下側面接觸容器5中的冷凍劑7之前使膜29的面向上側面玻璃化，因此形成防止水從所述面向上側面浸出的密封層。這個密封層的最終效果是防止在膜29上形成上面提到的表面冰島。這個效果由圖3B生動地圖示，其描繪了含水液體膜29的I μ m xl μ m正方形部分(平鋪)，該正方形部分已使用圖1B中圖示的并且在本實施例中闡述的設備/技術被投入-冷卻并且使用冷凍TEM以與圖3A中相同的放大倍數(30k)被成像。注意不存在圖3A中如此普遍的深色特征31。
[0042]注意，在樣本保持架S已被投入到冷凍劑7的溶液中并且從冷凍劑7的溶液取出之后，并且在把他放置在冷凍保持架中以用于隨后的存儲/傳輸之前，一個好構想可能是，將其短暫傾斜以便允許可能在其上存在的任何過量的冷凍劑流走。
[0043]實施例2
圖4A呈現(xiàn)適于與本發(fā)明一起使用的噴嘴13的特定實施例的縱截面視圖。描繪的噴嘴13是上面闡述的類型(i )，并且包括:
-具有環(huán)形截面的第一管道(孔洞/溝道/通道)41，中心為圓形樣本保持架S的背側面，并且具有稍微大于樣本保持架S的直徑的內徑。這個管道41具有輸入流41i (例如來自圖1B中示出的軟管13b)和(主)輸出流41ο。在這個特定實施例中，輸入流41 i包括混合氣體/液滴的流41m，流41m在平行于Z方向的環(huán)形“幕簾”中降落，并且(主要)在樣本保持架S的周界外側穿過。
-第二管道(孔洞/溝道/通道)43，其沿第一管道41的圓柱軸集中布置，其中一端恰好位于樣本保持架S的上方，并且另一端連接到抽吸器/吸取裝置(未描繪)。這個布置創(chuàng)建從樣本保持架S的邊緣朝向其中心的圓形對稱壓強梯度，并且這個壓強梯度從環(huán)形流41m抽取冷凍氣體(但不抽取冷凝液滴)并且使其在樣本保持架S的背側面表面上方朝向第二管道43流動并且流動到第二管道43中，因此，形成到管道43的冷凍氣體43g的輸入流43i以及到抽吸器的對應輸出流430。
[0044]冷凍氣體43g的流43i可以通過(例如)突然打開/關閉以下各項而以發(fā)射的形式被施加:
-第二管道43和抽吸器之間的輸出閥門；或 -第一管道41上游的輸入閥門。
[0045]替代地，人們可以采用“推進和撤回”策略，由此噴嘴13被短暫擺動/推動到樣本保持架S的背側面Sb上方的位置中，暫時地使其就位以遞送短暫劑量的冷凍氣體43i/43g。圖4A還圖示了可選的網孔45，該網孔(如果需要)能被用于幫助從混合流41m帶離氣體流43g的過程。
[0046]實施例3
圖4B呈現(xiàn)適于與本發(fā)明一起使用的噴嘴13的替代實施例的縱截面視圖。描繪的噴嘴13是上面闡述的類型(ii )，并且包括:
-第一管道41 (不需要具有環(huán)形截面)，定位到樣本保持架S的一側(其周界外側)。管道41具有輸入流41i (例如來自圖1B中示出的軟管13b)和輸出流41ο。再次，輸入流41i包括混合氣體/液滴的流41m，并且流41m在平行于Z方向的切向“幕簾”中降落，在樣本保持架S的周界外側穿過。
-第二管道43，其被類似地定形/定尺寸/和定位，除了他被定位成與第一管道41截然相反地穿越(相對于樣本保持架S的中心)。抽吸器(未描繪)連接到第二管道43，并且其從切向幕簾41m抽取冷凍氣體43g (不具有冷凝液滴)，在樣本保持架S的介入背側面表面上方引起流43i并且使流43i到第二管道43中(從第二管道43開始，其最終作為到抽吸器的輸出流43ο出現(xiàn))。
[0047]再次，冷凍氣體43g的流43i可以通過(例如)突然打開/關閉以下各項而以發(fā)射的形式被施加:
-第二管道43和抽吸器之間的輸出閥門；或 -第一管道41上游的輸入閥門。
[0048]如上面解釋的，人們可以替代地采用所述“推進和撤回”策略，由此噴嘴13被短暫擺動/推動到樣本保持架S的背側面Sb上方的位置中，暫時地使其就位以遞送短暫劑量的冷凍氣體43i/43g。
[0049]實施例4
圖4C示出與圖4B的情形類似的情形，除了輸入流41i現(xiàn)在包括冷凍氣體41g而不是氣體/液滴混合物。這個不同可以例如是在圖1B的生產單元13a中更高效的溫度控制的結果，由此氣體41g被冷卻到冷凍溫度，但不冷卻到太接近其沸點/冷凝點(在氮氣的情況下為-196°C)的溫度。
[0050]實施例5
圖5是帶電粒子顯微鏡M的實施例的高度示意性描繪，帶電粒子顯微鏡M使其自身適用于與本發(fā)明一起使用。在圖中，真空外殼2封裝CPM，該CPM在這個情況中為TEM。在描繪的TEM中，電子源4 (諸如例如肖特基槍)產生電子射束，該電子射束穿越電子光學鏡筒6，電子光學鏡筒6用于把電子射束引導/聚焦到樣本保持架S (例如圖2中描繪的類型)的所選擇區(qū)域上。這個電子光學鏡筒6具有電子光學軸8，并且一般將包括各種靜電/磁透鏡、偏轉器、改正器(諸如消象散器)等。在TEM的情況下，電子光學鏡筒6可以被稱為(包括)聚光器系統(tǒng)。
[0051]樣本保持架S被保持在支撐裝置10上，支撐裝置10可以由放置裝置(平臺)12以多自由度放置；例如，支撐裝置10可以包括指狀物，該指狀物可以在(尤其)XY平面中移動(參見描繪的笛卡爾坐標系)。這樣的移動允許樣本保持架S的不同區(qū)域被沿軸8行進的電子射束輻射/成像/檢查，并且還允許掃描運動以STEM模式執(zhí)行。冷卻裝置14與支撐裝置10緊密熱接觸，并且能夠維持后者處于冷凍溫度。因此，根據本發(fā)明被投入-冷卻到冷凍溫度的樣本保持架S可以使用(商業(yè)上可獲得的)冷凍保持架(其維持樣本保持架處于冷凍溫度)轉移到CPM M，并且能夠被放置以供在支撐裝置10上檢查，支撐裝置10已由冷卻裝置14預先冷卻。冷卻裝置14可以例如使用循環(huán)冷凍冷卻劑來實現(xiàn)并且維持期望的低溫。
[0052]沿軸8行進的聚焦電子射束將與樣本保持架S上的樣本((一個或多個)含水液體膜29)以如下方式交互:即，使各種類型的“受激勵”輻射從樣本發(fā)出，包括(例如)次級電子、反向散射電子、X射線和光學輻射(陰極致發(fā)光);如果需要，在檢測器22的幫助下可以檢測這些輻射類型中的一個或多個，檢測器22可以是例如組合的閃爍器/光電倍增器或EDX(能量色散X射線光譜儀)檢測器。然而，在TEM中主要關注的是穿過樣本、從樣本出現(xiàn)并且繼續(xù)沿軸8傳播的電子。這種透射電子進入電子光學投影系統(tǒng)24，電子光學投影系統(tǒng)24通常將包括各種靜電/磁透鏡、偏轉器、改正器(諸如消象散器)等。這個透鏡系統(tǒng)24把透射電子聚焦到熒光屏26上，如果需要，熒光屏26可以縮進/抽出(如由箭頭28示意性指示的)以便使其離開軸8的路徑。樣本(的部分)的圖像將由透鏡系統(tǒng)24在屏幕26上形成，并且其可以通過查看端口 30查看，查看端口 30位于壁2的合適部分中。針對屏幕26的縮回機構可以例如是機械和/或電氣性質的，并且在這里沒有描繪。
[0053]作為查看屏幕26上圖像的替代，人們可以改為利用像素化電子檢測器32，諸如例如CMOS或CCD檢測器。為了這個目的，屏幕26被縮回(參見前面段落)，并且電子光學系統(tǒng)34被展現(xiàn)以便使從透鏡系統(tǒng)24出現(xiàn)的電子的焦點移位并且把他們重新引導/聚焦到檢測器32上(代替屏幕26)。這里，這些電子可以形成可以由控制器50處理并且顯示在顯示裝置(未描繪)(諸如例如平板顯示器)上的圖像。替代地，電子光學系統(tǒng)34可以起EELS偏轉器的作用，例如用于把來自透鏡系統(tǒng)24的電子射束分開成多個(能量選擇)子射束，該多個子射束沖擊檢測器32的不同區(qū)域。如又另一替代方案，檢測器32可以例如用于記錄由樣本S產生的衍射圖案。技術人員將非常熟悉這些各種可能性，其在這里不需要進一步的闡明。他還將意識到，如果需要，檢測器22可以是與檢測器32類似/相同的類型的像素化檢測器。
[0054]要注意，控制器(計算機處理器)50經由控制線(總線)50’連接到各種圖示部件。該控制器50可以提供各種功能，諸如同步動作、提供定位點、處理信號、執(zhí)行計算、和在顯示裝置(未示出)上顯示消息/信息。技術人員將理解，外殼2的內部不一定被維持為嚴格真空；例如，在所謂的“環(huán)境TEM”中，給定氣體的背景氛圍被故意引入(維持)在外殼2內。
[0055]對于關于這個主題的一些通用信息，參考下面的鏈接: http://en.wikipedia.0rg/wiki/Electron_optics http://en.wikipedia.0rg/wiki/Electron_microscope。
【權利要求】
1.一種制備用于在帶電粒子顯微鏡中進行研究的樣本的方法，包括如下步驟: -提供基本上平板狀的樣本保持架，所述保持架具有相對的、基本上彼此平行的第一和第二主表面，包括至少一個孔隙，所述孔隙連接所述主表面，并且隔膜越過所述孔隙跨越在所述第一主表面上，所述隔膜包括至少一個穿孔； -使含水液體膜跨越所述穿孔，所述液體包括懸浮在其中的至少一個研究樣品； -把樣本保持架投入到冷凍劑溶液上，由此樣本保持架被保持為所述第一主表面指向冷凍劑并且布置為基本上平行于冷凍劑的暴露表面， 其特征在于: -緊接在所述膜與所述冷凍劑接觸之前，把發(fā)射的冷凍流體從指向所述第二主表面的噴嘴施加到所述膜。
2.根據權利要求1的方法，其中所述冷凍流體是基本上干燥的冷凍氣體。
3.根據權利要求2的方法，其中使所述發(fā)射中的所述冷凍氣體經受沿著所述第二主表面的至少部分的基本上分層流。
4.根據權利要求2或3的方法，其中使用包括下列步驟的方法來提供處于冷凍溫度的所述氣體: -給熱交換器的輸入提供處于非冷凍溫度的氣體； -從熱交換器的輸出取得處于冷凍溫度的氣體/蒸汽混合物的流，所述蒸汽包括所述氣體的冷凝液滴； -從所述流提取冷凍氣體，并且使用提取的氣體來產生所述發(fā)射。
5.根據權利要求4的方法，其中從所述流提取冷凍氣體的所述步驟包括下列過程的至少一個: -在所述流的基本上橫向的方向上從所述流吸取所述氣體； -在所述流的基本上橫向的方向上從所述流吹走所述氣體。
6.根據權利要求1-5中任一項的方法，其中所述發(fā)射在所述膜與所述冷凍劑接觸之前的時間T開始，其中T被選擇為在1-100毫秒的范圍中。
7.根據權利要求1-6中任一項的方法，其中所述發(fā)射持續(xù)ΔΤ的持續(xù)時間，其中ΔΤ被選擇為在1-100毫秒的范圍中。
8.根據權利要求1-7中任一項的方法，其中所述冷凍劑包括處于_160°C到_183°C范圍中溫度的液體乙烷。
9.一種用于投入-冷卻在帶電粒子顯微鏡中進行研究的樣本的設備，所述樣本被提供在基本上平面的樣本保持架上，所述設備包括: -臂狀物，能被用于抓牢所述樣本保持架的邊緣并且將其保持在基本上水平的定向上； -容器，能被至少部分地填充有冷凍劑溶液，以使得所述冷凍劑在給定的水平水準處具有暴露的上表面； -下落機構，能夠用于把所述臂狀物移動到所述容器中，從而允許處于所述臂狀物中的樣本保持架被投入到所述水平水準下方，其中樣本保持架的前側面指向下方， 其特征在于所述設備還包括: -定量給料機構，用于把可控發(fā)射的冷凍流體施加到所述樣本保持架的背側面； 控制器，連接到所述下落機構和所述定量給料機構，用于把所述發(fā)射定時為緊接在所述樣本保持架與所述水平水準相交之前發(fā)生。
10.一種在帶電粒子顯微鏡中檢查樣本的方法,所述顯微鏡包括: -帶電粒子源，用于產生帶電粒子射束； -支撐裝置，用于支撐樣本保持架，所述樣本安放在樣本保持架上； -冷卻裝置，用于至少當樣本保持架處于所述支撐裝置上時維持所述樣本保持架處于冷凍溫度； -粒子光學鏡筒，用于把所述射束引導到所述樣本上并且通過所述樣本，以便在檢測器上形成所述樣本的部分的圖像， 其特征在于:在被放置在所述支撐裝置上之前，使用權利要求1-8中任一項所述的方法制備所述樣本。
【文檔編號】H01J37/20GK104517791SQ201410519575
【公開日】2015年4月15日 申請日期:2014年9月30日 優(yōu)先權日:2013年9月30日
【發(fā)明者】H-W.米格, K.斯穆德斯-維梅斯, M.M.奧維斯延科, K.S.薩德, F.尼佩斯 申請人:Fei 公司