本发明公开了一种制备脆硬金属微球涂层样品盘及其加工方法，涉及微球涂层制备技术领域，解决现有样品盘内表面的涂层脱落产生碎渣，沾附到微球的表面，导致微球表面脆硬金属涂层的表面粗糙度增大的问题。本发明采用的技术方案是：样品盘的内表面呈曲面状，内表面呈粗糙状，内表面外侧顺次涂镀有铝涂层和石墨碳涂层。铝涂层可促使脆硬金属涂层应力弛豫释放；石墨碳涂层可增强脆硬金属与铝涂层之间的附着力，通过两种过渡层的共同作用，抑制脆硬金属涂层从石英样品盘内表面脱落碎裂，改善微球表面质量。样品盘加工方法采用离子束对样品盘内的表面进行表面刻蚀清洗处理，再分别溅射涂镀铝涂层和石墨碳涂层；此外，样品盘经简单处理加工后可重复使用。