第七届青年地学论坛

  嫦娥五号探测器已完成1731克月壤的采集和返回，是中国首次同时也是人类历史上时隔44年再一次获得来自月球的珍贵样品。经历长期太空风化改造的月壤普遍具有粒径细微、微观结构与组成复杂的特征，记录了大量的形成与演化过程的科学信息。高分辨率透射电镜等是月壤样品微区分析的必要设备，然而为保障分析效果，样品厚度不能大于100nm。因此，月球与行星科学研究中心利用模拟月壤样品，有针对性地开发了月壤样品微损制样方法。
  按照颗粒粒径小于0.1微米、0.1-20微米、20-200微米以及大于200微米，将月壤划分为四个粒度区间，并针对性开发相应制样技术。粒径小于0.1微米的月壤颗粒通常聚集形成纳米级颗粒团簇，附着在不规则的较大粒径月壤颗粒的表面。因此，可在双束电镜中依托纳米机械手通过静电吸附方式，将其提取并转移到铜网上，进一步开展透射电镜分析。粒径介于0.1-20微米的月壤颗粒，通过单颗粒超薄切片技术进行处理和制备。具体制样流程为：依托双束电镜中纳米机械手，将月壤颗粒逐个转移到预先制备的树脂基座上，重新包埋、修样后，使用超薄切片机的钻石刀进行厚度小于100nm的超薄切片制备。粒径介于20-200微米的月壤颗粒，则通过聚焦离子束开展单颗粒多切片技术进行样品制备。具体制样流程为：将月壤颗粒悬空置于特定针尖上，按照5微米左右的间隔，使用镓离子束和纳米机械手逐个进行切割和提取，置于U型铜网上进一步减薄至厚度小于100nm。粒径大于200微米的月壤颗粒，则主要通过常规聚焦离子束（Ga或Xe）进行超薄切片制备。
  针对不同粒径范围的月壤颗粒，结合多台仪器，开发了对应的超薄切片技术。在保障制样厚度符合透射电镜观察要求的前提下，尽可能降低了制样过程中的损耗和污染。同时，相关技术在传统地质样品分析中，也具有广泛的应用前景。已获批国家发明专利2项，实用新型专利2项，在审国家发明专利1项，国际发明专利1项，并获中国科学院地球化学研究所“技术创新”一等奖。嫦娥五号探测器已完成1731克月壤的采集和返回，是中国首次同时也是人类历史上时隔44年再一次获得来自月球的珍贵样品。经历长期太空风化改造的月壤普遍具有粒径细微、微观结构与组成复杂的特征，记录了大量的形成与演化过程的科学信息。高分辨率透射电镜等是月壤样品微区分析的必要设备，然而为保障分析效果，样品厚度不能大于100nm。因此，月球与行星科学研究中心利用模拟月壤样品，有针对性地开发了月壤样品微损制样方法。
按照颗粒粒径小于0.1微米、0.1-20微米、20-200微米以及大于200微米，将月壤划分为四个粒度区间，并针对性开发相应制样技术。粒径小于0.1微米的月壤颗粒通常聚集形成纳米级颗粒团簇，附着在不规则的较大粒径月壤颗粒的表面。因此，可在双束电镜中依托纳米机械手通过静电吸附方式，将其提取并转移到铜网上，进一步开展透射电镜分析。粒径介于0.1-20微米的月壤颗粒，通过单颗粒超薄切片技术进行处理和制备。具体制样流程为：依托双束电镜中纳米机械手，将月壤颗粒逐个转移到预先制备的树脂基座上，重新包埋、修样后，使用超薄切片机的钻石刀进行厚度小于100nm的超薄切片制备。粒径介于20-200微米的月壤颗粒，则通过聚焦离子束开展单颗粒多切片技术进行样品制备。具体制样流程为：将月壤颗粒悬空置于特定针尖上，按照5微米左右的间隔，使用镓离子束和纳米机械手逐个进行切割和提取，置于U型铜网上进一步减薄至厚度小于100nm。粒径大于200微米的月壤颗粒，则主要通过常规聚焦离子束（Ga或Xe）进行超薄切片制备。
  针对不同粒径范围的月壤颗粒，结合多台仪器，开发了对应的超薄切片技术。在保障制样厚度符合透射电镜观察要求的前提下，尽可能降低了制样过程中的损耗和污染。同时，相关技术在传统地质样品分析中，也具有广泛的应用前景。已获批国家发明专利2项，实用新型专利2项，在审国家发明专利1项，国际发明专利1项，并获中国科学院地球化学研究所“技术创新”一等奖。

嫦娥五号,制样技术