《透射电子显微镜TE》PPT课件

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1、透射电子显微镜-TEMTransmissionelectronmicroscope内容简介结构原理样品制备透射电子显微像选区电子衍射分析TEM简介1898年J.J.Thomson发现电子1924年deBroglie提出物质粒子波动性假说和1927年实验的证实。1926年轴对称磁场对电子束汇聚作用的提出。1932年，1935年，透射电镜和扫描电镜相继出现，1936年，透射电镜实现了工厂化生产。上世纪50年代，英国剑桥大学卡文迪许实验室的Hirsch和Howie等人建立电子衍射衬度理论并用于直接观察薄晶体缺陷和结构。1965

2、年，扫描电子显微镜实现商品化。70年代初，美国阿利桑那州立大学J.M.Cowley提出相位衬度理论的多层次方法模型，发展了高分辨电子显微象的理论与技术。饭岛获得原子尺度高分辨像（1970)。80年代，晶体缺陷理论和成像模拟得到进一步发展，透射电镜和扫描电镜开始相互融合，并开始对小于5埃的尺度范围进行研究。90年代至今，设备的改进和周边技术的应用。透射电子显微镜-TEMTEM用聚焦电子束作照明源，使用于对电子束透明的薄膜试样，以透过试样的透射电子束或衍射电子束所形成的图像来分析试样内部的显微组织结构。为什么采用电子束而不用

3、自然光？显微镜的分辨率自然光与电子束的波长有效放大倍数显微镜的分辨率通常人眼的分辨本领大概是0.2mm（即人眼可分辨的两点间最小距离为0.2mm）显微镜可分辨的两点间的最小距离，即为显微镜的分辨率自然光与电子束的波长可见光的波长在390～760nm电子波长：取V=100kV，理论得到电子波长为0.0037nm采用物镜的孔径角接近90度考虑采用可见光波长极限390nm的光束照明显微镜系统，可得d约为200nm对于TEM在100kV加速电压下，波长0.0037nm，d约为0.002nm，目前电子显微镜达不到其理论极限分辨率，

4、最小分辨率达到0.1nm有效放大倍数光学显微镜必须提供足够的放大倍数，把它能分辨的最小距离放大到人眼能分辨的程度。相应的放大倍数叫做有效放大倍数，它可由下式来确定：有效放大倍数透射电镜的有效放大倍数光学显微镜的有效放大倍数由上面公式可以直接得出，光学显微镜的有效放大倍数远小于透射电镜。为什么采用电子束做为光源?结论：由显微镜的分辨率与光源的波长决定了透射电子显微镜的放大倍率远大于普通光学显微镜；一般来说，光学显微镜的最大放大倍率在2000倍左右，而透射电子显微镜的放大倍率可达百万倍。电磁透镜的分辨本领比光学玻璃透镜提高一

5、千倍左右，可以达到2Å的水平，使观察物质纳米级微观结构成为可能。分析型透射电子显微镜透射电子显微镜结构原理电子光学系统真空系统操作控制系统电子光学系统照明系统成像系统观察记录系统照明系统作用是提供光源（控制其稳定度、照明强度和照明孔径角）；选择照明方式（明场或暗场成像）。阴极控制极阳极电子束聚光镜试样（1）阴极电子源：钨灯丝—热发射束流密度~10A/cm2束斑大小~4nm2.场发射源束流密度105A/cm2束斑大小<1nm常用肖特基源（2）阳极加速从阴极发射出的电子。为了操作安全，一般是阳极接地，阴极带有负高压。-50~

6、200kV（3）控制极会聚电子束；控制电子束电流大小，调节像的亮度。阴极、阳极和控制极决定着电子发射的数目及其动能，习惯通称为“电子枪”。电子枪的重要性仅次于物镜。决定像的亮度、图像稳定度和穿透样品的能力。(4)聚光镜由于电子之间的斥力和阳极小孔的发散作用，电子束穿过阳极后，逐渐变粗，射到试样上仍然过大。聚光镜有增强电子束密度和再次将发散的电子会聚起来的作用。多为磁透镜，调节其电流，控制照明亮度、照明孔径角和束斑大小。(4)聚光镜高性能TEM采用双聚光镜系统，提高照明效果。成像系统照明系统成像系统观察记录系统（1）物镜物

7、镜是将试样形成一次放大像和衍射谱。决定透射电镜的分辨本领，要求它有尽可能高的分辨本领、足够高的放大倍数和尽可能小的像差。通常采用强激磁，短焦距的物镜。放大倍数较高，一般为100～300倍。目前高质量物镜分辨率可达0.1nm左右。（2）中间镜中间镜是弱磁透镜，它的功能是把物镜形成的一次中间像或衍射谱投射到投影镜物面上，再由投射镜放大到终平面（荧光屏）。弱激磁的长焦距变倍透镜，0～20倍可调。在电镜中变倍率的中间镜控制总放大倍率，用M表示放大倍率，它等于成像系统各透镜放大率的乘积，即：需要提及的一点是：增加中间镜的数量，可以

8、增加放大倍数；但当达到显微镜有效放大倍数时，再增加中间镜的数量已是徒劳的；因为此时显微镜所能提供的分辨率已经达到极限，纵使继续放大，也无法分辨出更紧密的两点。（3）投影镜投影镜的功能是把中间镜形成的二次像及衍射谱放大到荧光屏上，成为试样最终放大图像及衍射谱。它和物镜一样是短焦距强磁透镜。但是对投影镜精度的要求不像物镜