透射电镜教程ppt课件.ppt

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1、第二十二章透射电子显微分析电子显微分析方法的种类透射电子显微镜(TEM)可简称透射电镜扫描电子显微镜(SEM)可简称扫描电镜电子探针X射线显微分析仪简称电子探针(EPA或EPMA)：波谱仪(波长色散谱仪，WDS)与能谱仪(能量色散谱仪，EDS)电子激发俄歇电子能谱(XAES或AES)透射电子显微镜（简称透射电镜，TEM），可以以几种不同的形式出现，如：高分辨电镜（HRTEM）透射扫描电镜（STEM）分析型电镜（AEM）等等。入射电子束（照明束）也有两种主要形式：平行束：透射电镜成像及衍射会聚束：扫描透射电镜成像、微

2、分析及微衍射。TEM的形式第一节透射电子显微镜工作原理及构造一、工作原理成像原理与光学显微镜类似。它们的根本不同点在于光学显微镜以可见光作照明束，透射电子显微镜则以电子为照明束。在光学显微镜中将可见光聚焦成像的是玻璃透镜，在电子显微镜中相应的为磁透镜。由于电子波长极短，同时与物质作用遵从布拉格（Bragg）方程，产生衍射现象，使得透射电镜自身在具有高的像分辨本领的同时兼有结构分析的功能。图9-2透射电子显微镜光路原理图二、构造TEM由照明系统、成像系统、记录系统、真空系统和电器系统组成。1.电磁透镜能使电子束聚焦的

3、装置称为电子透镜（electronlens）静电透镜电子透镜恒磁透镜磁透镜电磁透镜（1）电磁透镜的结构图9-3电磁透镜结构示意图（2）电磁透镜的光学性质（9-1）式中：u、v与f——物距、像距与焦距。（9-2）式中：V0——电子加速电压；R——透镜半径；NI——激磁线圈安匝数；A——与透镜结构有关的比例常数。成像电子在电磁透镜磁场中沿螺旋线轨迹运动，而可见光是以折线形式穿过玻璃透镜。因此，电磁透镜成像时有一附加的旋转角度，称为磁转角。物与像的相对位向对实像为180，对虚像为。电磁透镜是一种焦距(或放大倍数

4、)可调的会聚透镜。减小激磁电流，可使电磁透镜磁场强度降低、焦距变长(由f1变为f2）。（3）电磁透镜的分辨本领（9-3）式中：A——常数；——照明电子束波长；Cs——透镜球差系数。r0的典型值约为0.25~0.3nm，高分辨条件下，r0可达约0.15nm。2.照明系统作用：提供亮度高、相干性好、束流稳定的照明电子束。组成：电子枪和聚光镜钨丝热电子源电子源LaB6场发射源图9-5热电子枪示意图灯丝和阳极间加高压，栅极偏压起会聚电子束的作用，使其形成直径为d0、会聚/发散角为0的交叉图9-6双聚光镜照明系统光路

5、图3.成像系统由物镜、中间镜(1、2个)和投影镜(1、2个)组成。成像系统的两个基本操作是将衍射花样或图像投影到荧光屏上。通过调整中间镜的透镜电流，使中间镜的物平面与物镜的背焦面重合，可在荧光屏上得到衍射花样。若使中间镜的物平面与物镜的像平面重合则得到显微像。透射电镜分辨率的高低主要取决于物镜。图9-7透射电镜成像系统的两种基本操作(a)将衍射谱投影到荧光屏(b)将显微像投影到荧光屏三、选区电子衍射图9-8在物镜像平面上插入选区光栏实现选区衍射的示意图选区衍射操作步骤（1）使选区光栏以下的透镜系统聚焦（2）使物镜精

6、确聚焦（3）获得衍射谱第二节样品制备TEM样品可分为间接样品和直接样品。要求：（1）供TEM分析的样品必须对电子束是透明的，通常样品观察区域的厚度以控制在约100~200nm为宜。（2）所制得的样品还必须具有代表性以真实反映所分析材料的某些特征。因此，样品制备时不可影响这些特征，如已产生影响则必须知道影响的方式和程度。一、间接样品(复型)的制备对复型材料的主要要求：①复型材料本身必须是“无结构”或非晶态的；②有足够的强度和刚度，良好的导电、导热和耐电子束轰击性能。③复型材料的分子尺寸应尽量小，以利于提高复型的分辨率

7、，更深入地揭示表面形貌的细节特征。常用的复型材料是非晶碳膜和各种塑料薄膜。复型的种类按复型的制备方法，复型主要分为：一级复型二级复型萃取复型（半直接样品）图9-14塑料-碳二级复型制备过程示意图萃取复型二、直接样品的制备1.粉末样品制备粉末样品制备的关键是如何将超细粉的颗粒分散开来，各自独立而不团聚。胶粉混合法：在干净玻璃片上滴火棉胶溶液，然后在玻璃片胶液上放少许粉末并搅匀，再将另一玻璃片压上，两玻璃片对研并突然抽开，稍候，膜干。用刀片划成小方格，将玻璃片斜插入水杯中，在水面上下空插，膜片逐渐脱落，用铜网将方形膜捞

8、出，待观察。支持膜分散粉末法：需TEM分析的粉末颗粒一般都远小于铜网小孔，因此要先制备对电子束透明的支持膜。常用的支持膜有火棉胶膜和碳膜，将支持膜放在铜网上，再把粉末放在膜上送入电镜分析。2.晶体薄膜样品的制备一般程序：(1)初减薄——制备厚度约100~200m的薄片；(2)从薄片上切取3mm的圆片；(3)预减薄——从圆片的一侧或两则将圆片中心区域减薄至