透射电子显微镜电子衍射论文

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1、透射电子显微镜电子衍射姓名：学号：材料与工程学院目录第一章透射电子显微镜结构和主要性能参数11.1概述11.2透射电子显微镜的结构21.2.1电子光学部分31.2.2真空系统51.2.3供电控制系统61.3透射电子显微镜主要的性能参数61.3.1分辨率61.3.2放大倍数61.3.3加速电压7第二章透射电镜的成像原理与电子衍射72.1透射电镜的成像方式72.2衬度理论82.3电子衍射原理92.3.1布拉格定律92.3.2倒易点阵与爱瓦尔德球图解法92.4电子衍射基本公式152.5电子显微镜中的电子衍射172.5.1有效相机常数172.5.2选区电子衍射182.5.3透射电镜的电子衍射花样

2、192.6选区电子衍射注意事项202.6.1常见的几种衍射图谱212.6.2单晶电子衍射花样的标定21第三章透射电子显微镜分析样品制备223.1透射电镜复型技术（间接样品）223.1.1塑料——碳二级复型233.1.2萃取复型（半直接样品）243.2金属薄膜样品的制备243.2.1薄膜制备的基本要求243.2.2一般程序243.3陶瓷材料试样的制备253.3.1颗粒试样的制备方法253.3.2陶瓷薄膜试样（离子减薄）25第一章透射电子显微镜结构和主要性能参数1.1概述透射电子显微镜(Transmissionelectronmicroscopy，缩写TEM），简称透射电镜，是把经加速和聚集

3、的电子束投射到非常薄的样品上，电子与样品中的原子碰撞而改变方向，从而产生立体角散射。散射角的大小与样品的密度、厚度相关，因此可以形成明暗不同的影像，影像将在放大、聚焦后在成像器件（如荧光屏、胶片、以及感光耦合组件）上显示出来。由于电子的德布罗意波长非常短，透射电子显微镜的分辨率比光学显微镜高的很多，可以达到0.1～0.2nm，放大倍数为几万～百万倍。因此，使用透射电子显微镜可以用于观察样品的精细结构，甚至可以用于观察仅仅一列原子的结构，比光学显微镜所能够观察到的最小的结构小数万倍。TEM在中和物理学和生物学相关的许多科学领域都是重要的分析方法，如癌症研究、病毒学、材料科学、以及纳米技术、

4、半导体研究等等。在放大倍数较低的时候，TEM成像的对比度主要是由于材料不同的厚度和成分造成对电子的吸收不同而造成的。而当放大率倍数较高的时候，复杂的波动作用会造成成像的亮度的不同，因此需要专业知识来对所得到的像进行分析。通过使用TEM不同的模式，可以通过物质的化学特性、晶体方向、电子结构、样品造成的电子相移以及通常的对电子吸收对样品成像。第一台TEM由马克斯·克诺尔和恩斯特·鲁斯卡在1931年研制，这个研究组于1933年研制了第一台分辨率超过可见光的TEM，而第一台商用TEM于1939年研制成功。第一部实际工作的TEM，现在在德国慕尼黑的的遗址博物馆展出。恩斯特·阿贝最开始指出，对物体细

5、节的分辨率受到用于成像的光波波长的限制，因此使用光学显微镜仅能对微米级的结构进行放大观察。通过使用由奥古斯特·柯勒和莫里茨·冯·罗尔研制的紫外光显微镜，可以将极限分辨率提升约一倍。然而，由于常用的玻璃会吸收紫外线，这种方法需要更昂贵的石英光学元件。当时人们认为由于光学波长的限制，无法得到亚微米分辨率的图像。1858年，尤利乌斯·普吕克认识到可以通过使用磁场来使阴极射线弯曲。这个效应早在1897年就由曾经被费迪南德·布劳恩用来制造一种被称为阴极射线示波器的测量设备，而实际上早在1891年，里克就认识到使用磁场可以使阴极射线聚焦。后来，汉斯·布斯在1926年发表了他的工作，证明了制镜者方程在

6、适当的条件下可以用于电子射线。1928年，柏林科技大学的高电压技术教授阿道夫·马蒂亚斯让马克斯·克诺尔来领导一个研究小组来改进阴极射线示波器25。这个研究小组由几个博士生组成，这些博士生包括恩斯特·鲁斯卡和博多·冯·博里斯。这组研究人员考虑了透镜设计和示波器的列排列，试图通过这种方式来找到更好的示波器设计方案，同时研制可以用于产生低放大倍数（接近1:1）的电子光学原件。1931年，这个研究组成功的产生了在阳极光圈上放置的网格的电子放大图像。这个设备使用了两个磁透镜来达到更高的放大倍数，因此被称为第一台电子显微镜。在同一年，西门子公司的研究室主任莱因霍尔德·卢登堡提出了电子显微镜的静电透镜

7、的专利。自从60年代以来，商品透射电子显微镜都具有电子衍射功能，而且可以利用试样后面的透镜，选择小至1微米的区域进行衍射观察，称为选区电子衍射，而在试样之后不用任何透镜的情形称高分辨电子衍射。带有扫描装置的透射电子显微镜可以选择小至数千埃甚至数百埃的区域作电子衍射观察，称微区衍射。入射电子束一般聚焦在照相底板上，但也可以聚焦在试样上，此时称会聚束电子衍射。1.2透射电子显微镜的结构透射电子显微镜（TEM）是观察和分析材料的形貌、组织