面向国内高端科研仪器设备研发需求,针对现有透射电子显微镜样品杆不能够传递易氧化、易潮解、易污染样品的难题,设计了一种可控气氛原位样品杆。为保证原位样品杆气氛可控的稳定性,建立了负压条件下的无润滑半接触式端面O圈密封和内部旋转O圈密封有限元模型,分析密封结构的可靠性,并进行了实验验证。结果表明采用本文中可控气氛原位样品杆密封结构设计,真空密封时间超过1 h以上,能够满足设计要求。有限元模型计算泄漏率与实际实验测得泄漏率一致性良好,有限元模型可靠。