CN109164122B - 一种双壳纲贝壳扫描电镜试样的制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及生物学和材料学领域，具体为一种双壳纲贝壳的扫描电镜试样的制备方法。该方法由前处理、定位、取样、后处理四部分构成。利用实验室常见的实验器材，提出了一种制备双壳纲贝壳扫描电镜试样的方法。采用本发明提供的方法可以快速、简单、高效地制备出双壳纲贝壳扫描电镜试样，有效地获取了清晰的双壳纲贝壳扫描电镜图片。

Description

一种双壳纲贝壳扫描电镜试样的制备方法

技术领域

本发明涉及生物学与材料学领域，具体为一种双壳纲贝壳扫描电镜试样的制备方法。

背景技术

随着社会经济的发展和使用环境的改变，传统结构材料的力学性能强度等性能的不足限制之了其在更广阔领域中的应用。因此，构建具有特殊结构的结构材料以提高其机械性能越来越受到人们的关注。

在适者生存的自然法则下，天然生物材料为了适应外部环境的变化，经过亿万年甚至更长时间的不断进化，其结构及各项性能均逐步趋于完美。双壳纲贝壳作为典型的天然生物材料，也是我国最主要的淡水育珠蚌，其优异的力学性能主要体现在韧性好、质量轻、抗冲击性好等方面，这与其独特的“砖-泥”结构密切相关。近年来，仿生材料尤其是这种具有“砖-泥”结构的仿贝壳轻质高强材料，逐渐成为研究的热点。

扫描电子显微镜是双壳纲贝壳结构研究的主要手段，目前制备扫描电镜几乎都采用切取、打磨、冲洗、喷金的方法。现有技术存在的问题是：切取的贝壳试样一般较厚，打磨容易歪斜难以保证平整度；由于贝壳试样较小，在制备过程中不好夹持操作，加大了操作难度；切取和打磨留下的颗粒用水冲洗无法完全去除，影响成像质量。

发明内容

本发明的目的主要是针对目前双壳纲贝壳的扫描电镜试样制备问题，提出了一种贝壳扫描电镜试样的制备方法。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种贝壳扫描电镜试样的制备方法：

前处理方法包括如下步骤：

1)如图1所示，用不锈钢钢刀平行于双壳纲贝壳边缘闭合处切开一平断口，然后将刀头垂直于平断口插入贝壳内部，左右旋转不锈钢钢刀使双壳纲贝壳张开口，沿着开口将贝壳劈开。

2)用不锈钢钢刀切断闭壳肌，去除内腔软组织，用自来水冲洗，同时采用牙刷轻刷贝壳内外表面，去除表面的泥沙污渍，自然风干，得到待用的双壳纲贝壳样品。

定位方法包括如下步骤：

1)如图2所示，将贝壳壳顶朝上平放在桌面上，软细线的一端固定在贝壳的生长起始点，然后另一端沿着贝壳的外边缘旋转，直到找到距离贝壳生长起始点最远的一点，用记号笔沿着贝壳表面做曲线，得到贝壳的0生长线，将该生长线向前部旋转45°，得到45生长线。定义0生长线绕着生长起始点向前旋转为正方向，向前旋转θ°得到θ生长线。

2)如图3所示，根据这两条生长线，可以将双壳纲贝壳宏观上分为三个部分：前部、腹部、后部。这样就定义了贝壳的生长线和位置区域，方便了双壳纲贝壳的统一定位。

取样方法包括如下步骤：

1)根据具体实际的研究方案，选择所要研究的生长线，以生长线为中心线，在双壳纲贝壳表面用记号笔画两条相距10mm的平行线。(宽度根据实际情况确定)

2)如图4所示，用薄片切割机沿着平行线切割，得到宽为10mm的条状贝壳试样，然后垂直于条状贝壳试样切取厚度约为1mm的薄片，薄片间距可按照实际的研究方案设定。(厚度根据实际情况确定)如果贝壳长久失水，这可以在此步骤前用502胶水渗透处理，避免在切割过程中出现分层破裂。

后处理方法包括如下步骤：

1)切取得到的薄片试样在磨抛机上配合粒径为50μm的SiC的颗粒进行打薄处理，然后用水冲洗干净，放在烘干机烘干水分。

2)如图5所示，将载玻片擦拭干净，将薄片用环氧树脂胶水粘在载玻片上，继续放在烘干机上，使其固化，这样就可以直接手持载玻片，方便进行操作。

3)将固化的载玻片贝壳试样放在磨抛机上，配合粒径为5μm的Al₂O₃颗粒继续磨抛打薄到微米级别。

4)将打薄的试样用清水冲洗，然后用蒸馏水超声清洗，去除研磨颗粒以及研磨过程中脱落的贝壳粉末，自然晾干得到最终的双壳纲贝壳试样。

5)双壳纲贝壳主要由无机碳酸钙和有机蛋白质组成，不具有导电性，所以需要进行喷金处理，以提高成像质量。

本发明现对于现有技术相比，具有以下优点：

1.本发明提供的方法能简单、快速、高效地对双壳纲贝壳进行处理、定位、取样、后处理，方便后续的深入研究。

2.本发明提供的方法中的器材设备常见，易于获得。

3.本发明提供的方法操作非常快捷简单、易于上手。

4.本发明提供的方法避免了其他各种不规范的操作对实验结果产生的影响。、

5.本发明提供的方法除了能适用于双壳纲贝壳外，还可以用于其他类似形状的贝类的扫描电镜制样。

6.本发明提供的方法得到的扫描电镜图片清晰、便于观察。

附图说明

图1为本发明提供的方法中用不锈钢钢刀劈开贝壳的示意图。

图2为本发明提供的方法中用极坐标定义的贝壳θ生长线的示意图

图3为本发明提供的方法中用0与45生长线定义的贝壳区域示意图。

图4为本发明提供的方法中用薄片切割机切取的条状和薄片贝壳试样的示意图。

图5为本发明提供的方法中用环氧树脂和载玻片制备的双壳纲贝壳试样的示意图。

图6为本发明提供的方法中对新鲜三角帆蚌贝壳30生长线拍摄的扫描电镜图。

图7为本发明提供的方法中对失活珍珠母贝壳0生长线拍摄的扫描电镜图。

图8为直接掰断拍摄的断口三角帆蚌的扫描电镜图。

具体实施方式

下面结合附图与实施例进一步说明

实施例1：下面实际例中以浙江诸暨2-3年龄的新鲜未失活三角帆蚌贝壳为实验对象，需要拍摄扫描电镜观察结构，对其30生长线上的珍珠层中单层文石晶片的厚度进行测量。结合附图，利用该实例对本发明做进一步的阐述，但本发明不局限于此。

首先对三角帆蚌贝壳进行前处理清洗：

1)如图1所示，为方便不锈钢钢刀插入，用不锈钢钢刀平行于三角帆蚌贝壳边缘闭合处切开一平断口，然后将刀头垂直于平断口插入贝壳内部，左右旋转不锈钢刀使三角帆蚌贝壳张开口，沿着开口将贝壳劈开。

2)用不锈钢钢刀切断闭壳肌，去除内腔软组织，用自来水冲洗，同时采用牙刷轻刷贝壳内外表面，去除表面的泥沙污渍，放在阴凉处自然风干，得到待用的三角帆蚌贝壳样品。

接着找到贝壳的30生长线：

1)如图2所示，将三角帆蚌贝壳壳顶朝上平放在桌面上，软细线的一端固定在贝壳的生长起始点，然后另一端沿着贝壳的外边缘旋转，直到找到距离贝壳生长起始点最远的一点，用记号笔沿着贝壳表面做曲线，得到贝壳的0生长线，将0生长线向前部旋转30°，得到本实验所需的30生长线。

然后对30生长线上的贝壳取样：

1)以30生长线为中心线，在三角帆蚌贝壳表面用记号笔画两条相距10mm的平行线。

2)如图4所示，用薄片切割机沿着平行线切割，得到宽为10mm的条状贝壳试样，然后垂直于条状贝壳试样切取厚度约为1mm的薄片，为了得到连续渐变的珍珠层单层文石晶片的厚度变化规律，需要连续取样，即一片接着一片地切取薄片，薄片间距为切割机刀片的厚度。

最后对贝壳试样后处理：

1)切取得到的薄片试样在磨抛机上配合粒径为50μm的SiC的颗粒进行打薄处理，然后用水冲洗干净，放在烘干机烘干水分。

2)如图5所示，将载玻片擦拭干净，将薄片用环氧树脂胶水粘在载玻片上，胶水以能覆盖薄片为宜，继续放在烘干机上，使其固化，这样就可以直接手持载玻片，方便进行操作。

3)将固化的载玻片贝壳试样放在磨抛机上，配合粒径为5μm的Al₂O₃颗粒继续磨抛打薄到微米级别。

4)将打薄的试样用清水冲洗，然后用蒸馏水超声清洗1h，功率50w，去除研磨颗粒以及研磨过程中脱落的贝壳粉末，自然晾干得到最终的三角帆蚌贝壳试样。

5)三角帆蚌贝壳主要由无机碳酸钙和有机蛋白质组成，不具有导电性，所以需要进行喷金处理，喷金时间为100s，以提高成像质量。

经过本发明提供的方法得到清晰的三角帆蚌贝壳珍珠层扫描电镜图(图6)。

实施例2：下面实际例中以浙江诸暨2-3年龄的风干已失活珍珠母贝壳为实验对象，需要拍摄扫描电镜观察结构，研究0生长线上的珍珠层中文石晶片厚度差异性。结合附图，利用该实例对本发明做进一步的阐述，但本发明不局限于此。

如图2所示，将风干贝壳壳顶朝上平放在桌面上，软细线的一端固定在贝壳的生长起始点，然后另一端沿着贝壳的外边缘旋转，直到找到距离贝壳生长起始点最远的一点，用记号笔沿着贝壳表面做曲线，得到贝壳的0生长线。

以0生长线为中心线，在三角帆蚌贝壳表面用记号笔画两条相距20mm的平行线。

如图4所示，用薄片切割机沿着平行线切割，得到宽为20mm的条状贝壳试样，由于风干后的珍珠母贝壳脆硬，直接垂直切割条状贝壳试样容易导致贝壳破裂，可以在侧面渗透502胶水，待其固化后垂直于条状贝壳试样切取厚度约为1mm的薄片，每片间隔5mm取样。

切取得到的薄片试样在磨抛机上配合粒径为50μm的SiC的颗粒进行打薄处理，然后用水冲洗干净，放在烘干机烘干水分。

如图5所示，将载玻片擦拭干净，将薄片用环氧树脂胶水粘在载玻片上，胶水以能覆盖薄片为宜，继续放在烘干机上，使其固化，这样就可以直接手持载玻片，方便进行操作。

将固化的载玻片贝壳试样放在磨抛机上，配合粒径为5μm的Al₂O₃颗粒继续磨抛打薄到微米级别。

将打薄的试样用清水冲洗，然后用蒸馏水超声清洗1h，功率50w，去除研磨颗粒以及研磨过程中脱落的贝壳粉末，自然晾干得到最终的三角帆蚌贝壳试样。

三角帆蚌贝壳主要由无机碳酸钙和有机蛋白质组成，不具有导电性，所以需要进行喷金处理，喷金时间为100s，以提高成像质量。

经过本发明提供的方法得到清晰的珍珠母贝壳珍珠层扫描电镜图(图7)。

对比例一：将浙江诸暨的三角帆蚌贝壳劈开，清洗干净，沿着0生长线切取宽度为10mm的条状贝壳试样，后将条状贝壳试样切割成工字型，中间保持连接不切断。在拍摄扫描电镜前将工字型贝壳试样掰断，然后进行喷金处理。扫描电镜图如图8所示。对比实施例，采用该方法拍摄的扫描电镜图片较为模糊，且不利于观察，这是因为直接掰断的碎屑杂质残留在试样上影响观察；而采用本发明提供的方法，拍摄得到的扫描电镜图像清晰、容易观察。

Claims (8)

1.一种双壳纲贝壳扫描电镜试样的制备方法，其特征在于，该方法包括前处理、取样、定位及后处理方法，具体步骤如下：

1）用不锈钢钢刀切断闭壳肌，去除内腔软组织，进行冲洗，去除表面的泥沙污渍，自然风干，得到待用的双壳纲贝壳样品；

2）将贝壳壳顶朝上平放，软细线的一端固定在贝壳的生长起始点，然后另一端沿着贝壳的外边缘旋转，直到找到距离贝壳生长起始点最远的一点，用记号笔沿着贝壳表面做曲线，得到贝壳的0生长线，将该生长线向前部旋转45°，得到45生长线；根据这两条生长线，可以将双壳纲贝壳宏观上分为三个部分：前部、腹部、后部；定义0生长线绕着生长起始点向前旋转为正方向，向前旋转θ°得到θ生长线；

3）选择所要生长线，以生长线为中心线，在双壳纲贝壳表面用记号笔画两条相距10mm的平行线，用薄片切割机沿着平行线切割，得到宽为10mm的条状贝壳试样，然后垂直于条状贝壳试样切取薄片；

4）切取得到的薄片试样在磨抛机上配合粒径为50μm的SiC的颗粒进行打薄处理，然后用水冲洗干净，放在烘干机烘干水分；将载玻片擦拭干净，将贝壳薄片粘在载玻片上，继续放在烘干机上，使其固化；将固化的载玻片贝壳试样放在磨抛机上，配合粒径为5μm的Al₂O₃颗粒继续磨抛打薄到微米级别；将打薄的试样用清水冲洗，然后用蒸馏水超声清洗，去除研磨颗粒以及研磨过程中脱落的贝壳粉末，自然晾干得到最终的双壳纲贝壳试样。

2.根据权利要求1所述的一种双壳纲贝壳扫描电镜试样的制备方法，其特征在于，步骤1）中，不锈钢钢刀切断闭壳肌方式如下：用不锈钢钢刀平行于双壳纲贝壳边缘闭合处切开一平断口，然后将刀头垂直于平断口插入贝壳内部，左右旋转不锈钢钢刀使双壳纲贝壳张开口，沿着开口将贝壳劈开。

3.根据权利要求1所述的一种双壳纲贝壳扫描电镜试样的制备方法，其特征在于，步骤1）中，采用牙刷轻刷贝壳内外表面，去除表面的泥沙污渍。

4.根据权利要求1所述的一种双壳纲贝壳扫描电镜试样的制备方法，其特征在于，步骤3）中，薄片厚度为1mm，薄片间距按照实际的要求设定。

5.根据权利要求1所述的一种双壳纲贝壳扫描电镜试样的制备方法，其特征在于，若贝壳长久失水，则在步骤3）前用502胶水渗透处理，避免在切割过程中出现分层。

6.根据权利要求1所述的一种双壳纲贝壳扫描电镜试样的制备方法，其特征在于，步骤4）中，用环氧树脂将贝壳薄片粘在载玻片上烘干固化，方便后续的夹持和操作。

7.根据权利要求1所述的一种双壳纲贝壳扫描电镜试样的制备方法，其特征在于，步骤4）中，用蒸馏水超声清洗1h，得到干净无污染的待测试样。

8.根据权利要求1所述的一种双壳纲贝壳扫描电镜试样的制备方法，其特征在于，步骤4）中，对双壳纲贝壳试样进行喷金处理，以提高成像质量。

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