电镜的基本原理1透射电镜

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1、在18900倍下对PVC树脂进行观测在26000倍下观测碳酸钙粉末第二章电镜的基本原理和构造第一节透射电镜一、电镜的发展历史1932年鲁斯卡发明创制了第一台透射电子显微镜实验装置(TEM)。相继问世了扫描透射电子显微镜(STEM)、扫描电子显微镜(SEM)以及上述产品与X射线分析系统(EDS、WDS)的结合，即各种不同类型分析型电子显微镜。1986年，宾尼格和罗雷尔先后研制成功扫描隧道电子显微镜(STM)和原子力电子显微镜(AFM)，使人类的视野得到进一步的扩展。▼▼▼20世纪20年代，发现电子流具有波动的性质，

2、是一种电磁波，其波长比光波短10万倍以上．如果能够制成一台用电子束成像的电子显微镜，分辨本领便可大大提高．自1932年德国Ruska和Knoll研制出第一台电子显微镜，至今已60余年．经过半个多世纪的发展，今天的透射电子显微镜(TEM)不仅是一台放大倍数可达100万倍以上，可以直接分辨小到一两个埃的单个原子的显微镜，并且还能进行纳米尺度的晶体结构及化学组成分析，成为全面评价固体微观结构的综合性仪器．二、透射电镜(TEM)基本原理1.显微镜的分辨率光学显微镜的分辨率为光波波长的一半(约为2000Å)，眼睛的分辨率为

3、0.2mm，因此光学显微镜最大放大倍数为1000倍,超过这个数值并不能得到更多的信息，而仅仅是将一个模糊的斑点再放大而已．多余的放大倍数称为空放大。显微镜分辨率≈λ/2放大倍数＝眼睛分辨率/显微镜分辨率根据以上公式，要提高分辨率和放大倍数，必须降低照明光源的波长为了看清楚原子．电镜必须有优于2.5Å的原子尺寸的分辨率和50万~100万倍的放大倍数，否则就不能在底片上记录下原子的存在。目前200kV电镜的技术水平已达到放大倍数100万倍，点分辨率1.9Å，晶格分辨率1.4Å．目前最高水平仪器的品格分辨率可达０.５Å

4、．基本可以在底片上记录下原于的存在，清晰地反映原子在空间的排列．为什么电子显微镜有这么高的分辨率和放大倍数呢？电子波长λ＝h/mvh-普朗克常数m-电子的质量v取决于加速电压mv2=2eU加速电压与电子波波长的关系1kv0.388A2kv0.274A3kv0.274A10kv0.122A20kv0.0589A50kv0.0536A100kv0.037A200kv0.0251A500kv0.0142A思考？为什么比可见光波长更短的紫外线、X射线不能用作光源来制造高分辨显微镜？2.电子显微镜的构造电子显微镜的结构由照

5、明系统、成像系统、观察和记录系统组成．照明系统是由电子枪和聚光镜组成，成像系统由物镜、中间镜和投影镜组成。观察和记录系统包括观察室、荧光屏和计算机等。照明系统电子枪－－电子枪是由阴极、阳极和栅极组成．一般用钨丝作阴极，当在阴极和阳极之间加上高压．再加上灯丝电流以后，即可从钨丝发出电子束，通过阳极孔，照射到样品上．一般透射电镜的加速电压为50～200kv。电压越高，电子束对物质的穿透能力越强，可以观察较厚的样品，并且电子束对物质的辐照损伤越小。聚光镜－－电镜中用来使电子束聚焦的是电磁透镜．电镜中的聚光镜是用来聚拢电

6、子束和调节电子束强度的．一股采用双聚光镜系统，第一聚光镜为短焦距强透镜，它将电子束斑直径缩小几十倍，而第二聚光镜采用长焦距透镜，将电子束斑成像到样品上，从而使聚光镜和样品之间有足够的工作距离，以便放置试样和各种附件．成像系统物镜(M0)－－用来获得被检物的一次放大像和衍射谱，它决定显微镜的分辨率，是电镜的心脏．中间镜(Mi)－－是个可变倍率的弱透镜，它的作用是把物镜形成一次中间像或衍射谱射到投影镜的物面上．投影镜(Mp)－－把中间镜形成的二次像及衍射谱放大到荧光屏上，一般具有2—3个聚光镜和4—6个物镜加投影镜。

7、电镜的总放大倍数等于成像系统各透镜放大倍数的乘积．即：M＝Ｍ0×Mi×Mp在电镜中，物镜产生的一次放大像还要经过中间镜和投影镜的放大作用而在荧光屏上得到三次放大像．中间镜的物面与物镜的像面相重，而投影镜的物面又与中间镜的像面相重．这样，中间镜把物镜产生的放大像投影到投影镜的物面上，再由投影镜把它投射到荧光屏上．物镜和投影镜的放大倍数一般为100，中间镜的放大倍数可调，为0－20。荧光屏、光学观察放大镜及照相机等组成观察系统。3.电子显微镜与光学显微镜的比较光学显微镜所用光源为可见光．能在空气中传播．而电子束是一种

8、粒子流，当它进入物体后，和物质内的电子和原子发生作用而散射．所以只能透过极薄的物体．空气对电子起阻碍作用，因此，电镜内必须保持高真空，一般为10－５乇或更高．4.电镜构造的两个特点（1）磁透镜（2）高真空。光学显微镜中的玻璃透镜不能用于电镜，因为它们没有聚焦成像的能力，是“不透明”的。电流通过线圈时出现磁力线和南北极。由于电子带电，会与磁力线相互作用，而使电子束在线圈的下