现代分析测试技术复习版ppt培训课件

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1、电子显微分析四川大学分析测试中心王辉2008年9月联系方式办公室：85412850手机：13982005852E_mail：scu_wanghui@163.com参考资料:电子显微镜图象分析原理与应用，黄孝瑛著，宇航出版社198979.871/14电子显微镜的原理和设计，西门纪业，葛肇生编著，科学出版社197979.871/2电子显微镜的原理和应用，朱宜，张存编著，北京大学出版社198379.871/4电子显微镜，朱祖福等编，机械工业出版社198479.871/6电子显微镜与超微结构，郭仁强编著，人民卫生出版社198579.871/

2、9其它仪器分析相关书籍1.电镜的诞生与发展1923LouisDeBroglie指出：光、电子、质子均有波、粒二象性，电子束可以代替光波成像1926H.Busch提出“轴对称磁场对电子束起透镜作用”1932德国Knollhe和Ruska制成第一台12×透射式电镜1940英国剑桥大学制成第一台扫描式电镜50年代末期起，我国也开始研制并生产电镜80年代中期，我国开始引进生产国外高性能电镜2.电镜的应用微观形貌和结构成分分析3.电子光学3.1光的折射和光学透镜成像（1）光的折射（2）凸透镜的成像原理（3）光学显微镜的原理3.2光的衍射和光学

3、显微镜分辨本领理论极限（1）光的衍射结论：埃利斑半径与照明光源波长成正。（2）光学显微镜分辨本领理论极限分辨率的定义——设某成像装置所能区分开两点（或两条线）之间的最小距离为δ，则这一成像装置的最佳分辨率d即为δ。分辨率d是衡量成像仪器的重要指标，也是各种因素的综合参数指征。人眼睛的分辨率一般不高于0.2mm(d≈0.2mm)。理论极限：照明光源的半波长。（3）放大倍率M与分辨率d的关系放大倍率M=像长/物长但必须保证在一定成像质量的前提下才有意义有效放大倍率M=d（人眼）/d（仪器）即，相对于人眼睛的分辨率，仪器所能提高分辨率的

4、倍率?光镜M=d（人眼）/d（光镜）=0.2mm/0.2μm=1000×?电镜M=d（人眼）/d（电镜）=0.2mm/0.2nm=100万×结论：突破光学显微镜分辨本领和有效放大倍数的极限，必须寻找一种即要波长短，又能使之聚焦成像的新型照明源。3.3电子的波动性及其波长电子的波长与其加速电压平方根成反比，加速电压越高，电子波长越短。3.4电子透镜静电透镜磁透镜3.5电磁透镜的像差（1）几何像差：由于透镜磁场几何缺陷引起的，包括球差、像散和像畸变。球差产生机理；影响；像散（2）色差由于成像电子波长（或能量）变化引起电磁透镜焦距变化而产

5、生的一种像差。可以用消像散器适当地进行补偿。像畸变3.6电磁透镜的分辨本领不同电磁波的波长对成像分辨率的限制可见光：红、橙、黄、绿、青、蓝、紫——波长λ大约在0.78~0.39μm，因此，光镜的最佳分辨率d=0.39μm/2≈0.2μm使用紫外光的荧光显微镜的分辨率可以更高一点电子束的波长极短（λ<1nm），考虑到其他制造技术和工艺的限制，电镜的分辨率也可以达到d=0.2nm以上3.7电子束与固体样品的相互作用结论：二次电子：SEM；表面形貌；图像分辨率好，能量低。背散射电子：SEM；成分＋形貌；图像分辨率低，能量分布广。透射电子：

6、TEM。特征X射线：EDS，WDS；成分分析。俄歇电子：电子能谱；表面成分分析。4.电子显微镜的基础知识4.1电子显微镜的分类透射电子显微镜（TEM）——以电子束照射样品，利用透过样品的电子束穿越电磁场透镜，形成放大影像。扫描电子显微镜（SEM）——以电子探针（极细的电子束）在样品上做不停的轰击扫描运动，将反射回来的“二次电子”收集成像。分析型电子显微镜——将具有波谱（WDS）、能谱（EDS）等分析功能分析仪器与透射或扫描电镜结合起来，进行形态和成分分析的电子显微镜。扫描隧道式电子显微镜（STM）——用纳米级直径的金属探针、以极其接

7、近的距离在样品表面上，做连续扫描运动，将隧道效应产生的微弱电流检测出来，并处理成影像信息以供显示。原子力显微镜（AFM）——针尖与样品表面轻轻接触，由于针尖尖端原子与样品表面原子间存在极微弱的排斥力，通过光学检测法或隧道电流检测法，可测得针尖对应于扫描各点的位置变化，从而可以获得样品表面形貌的信息。环境扫描电镜（ESEM）4.2电子束的产生电子束由电子枪产生（灯丝）热电子发射：场发射：4.3电子束的特点具有一定的指向和速度、自身带有负电荷的电子流具有波、粒二象性受“洛仑兹”力作用，穿越磁场时会偏转前进方向即折射，透镜成像的基础电子束

8、轰击生物样品，会在不同深度激发出不同信息的电子信号，只有样品很薄时，才能穿透样品另一侧波长极短，不能被人眼直接观察；但可使某种胶片感光或荧光屏发光，从而转化为可供观察的信息形式波长λ与加速电压V相关，电压恒定则波长也单纯（有利于成像质