电子显微学ppt课件.ppt

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1、第六章电子显微技术透射电子显微镜ff2f物体在2倍焦距之外,在另一侧成倒立、缩小的实像。2f照相机凸透镜成像原理FF’2f物体在焦点和二倍焦距之间时，在另一侧成倒立、放大的实像。投影机2fF物体在焦点以内，在透镜同侧成正立、放大的虚像放大镜F’透镜的放大倍数物距、像距、焦距放大倍数可以表示为：αP’象P’’透镜物P光轴球差球差是由于透镜中心区域和边缘区域对光线会聚能力不同而造成的。通常远轴光线通过透镜时被折射得比近轴光线厉害得多，因而有同一物点发出的光经过透镜后不交在一点上，而是在透镜相平面上变成了一个漫射圆斑。平面BPA透镜平面物P光轴PBfA平面A像散像散是由于透镜的本身

2、光轴不对称所引起的一种像差。透镜对不同平面上光线的折射能力不一样，光线经透镜后形成界面为椭圆状的光束，是圆形物点的像变成了一个漫射圆斑。能量为E的电子轨迹象1透镜物P光轴色差能量为E-E的电子轨迹象2色差是由于透镜对不同波长的光有不同折射率引起。物平面枕形畸变桶形畸变畸变由于光的衍射，使得由物平面内的点O1、O2在象平面形成一B1、B2圆斑（Airy斑）。若O1、O2靠得太近，过分重叠，图象就模糊不清。O1O2dLB2B1Md强度D图（a）点O1、O2形成两个Airy斑；图（b）是强度分布。（a）（b）最小分辨率图（c）两个Airy斑明显可分辨出。图（d）两个Airy斑刚好可分

3、辨出。图（e）两个Airy斑分辨不出。I0.81I最小分辨距离计算公式：d指物镜能够分开两个点之间的最短距离，称为物镜的分辨本领或分辨能力；λ为入射光的波长；n为透镜周围介质的折射率α为物镜的半孔径角NA为数值孔径对于可见光的波长在390~770nm之间，光学显微镜其最小的分辨能力为0.2μm由于人眼的分辨率为0.2mm。光学显微镜的有效放大倍数为：光学镜头的放大倍数越大，其孔径角越大。景深：透镜物平面允许的轴向偏差。不影响透镜成像分辨本领的前提下，物平面可沿透镜轴移动的距离。反映了试样在物平面上下沿轴运动的距离或试样超过物平面所允许的厚度。原理上讲，当透镜焦距、像距一定时，只

4、有一层样品平面与透镜的理想物平面重合，能在透镜像平面获得该层平面的理想图像。偏离理想物平面的物点都存在一定程度的失焦，它们在透镜像平面上将产生一个具有一定尺寸的失焦圆斑。如果失焦圆斑的尺寸不超过由衍射效应和球差引起的散焦斑，那么，对于透镜像的分辨本领并不产生什么影响。物镜的分辨率物镜的孔径角焦深：透镜像平面允许的轴向偏差。不影响透镜成像分辨本领的前提下，像平面可沿透镜轴移动的距离。反映了观察屏或照相底版可在像平面上下沿轴运动的距离。当透镜焦距、物距一定时，像平面在一定的轴向距离内移动时也会引起失焦，如果失焦斑的尺寸不超过由衍射效应和球差引起的散焦斑，对分辨本领无影响。虽然光学镜

5、头可以通过组合设计对球差、像散能很好消除，但对于分辨率的提高和景深的增加却无能为力。NAM焦深景深NAM焦深景深NA焦深景深0.10.1315.50.43.85.8.9580.00.19由于光学镜头的NA.决定其放大倍数，NA越大，放大倍数越大，所以对于光学镜头而言，放大倍数越大景深越小。光学显微镜垂直景深一般小于15.5mm对于光学显微镜样品要求较严格薄片状透光样品或者抛光表面GlassslidespecimenCoverglass20μm阿贝认为在相干平行光照射下，显微镜的成像可分为两个步骤。第一个步骤是通过物的衍射在物镜后焦面上形成一个初级干涉图；第二个步骤则为物镜后焦面

6、上的初级干涉图复合为像。这就是通常所说的阿贝成像原理。阿贝成像原理电子具有波粒二像性，其波长可由其动能算出对于透射电子显微镜而言，n=1,<0.1rad由于球差难以消除，由球差带来的发散光斑直径：可见要提高分辨率，必须增加孔径角，但增加孔径角会同时造成球差发散使得分辨率下降。当时，可以得到最佳孔径角：考虑球差后，实际分辨率：透射电镜和光学显微镜的光路比较OMTEM照明源可见光（λ=390－770）（nm）电子束（λ=0.0037nm）透镜玻璃磁观察方式直接(眼)间接(荧光屏)最大放大倍数1500×百万倍最佳分辨率200nm0.2nm工作介质空气、油浸真空试样光片、薄片薄膜成像

7、放大装置物镜、目镜2级放大物镜、中间镜、投影镜3－5级放大聚焦方式改变物镜与试样的距离改变物镜聚焦电流电子与样品相互作用(EDS)(EELS)SAED&CBEDdiffractionBFDFHREMImagingTEM可以做什么?电子像及衍射花样成像-质厚、衍射及相位衬度衍射-选区电子衍射(SAED)研究晶体结构化学分析X射线能谱（EDS，WDS）BasicfeaturesofAModernTEMElectronGunEDSDetectorCondenserLensSpecimenHolde