TEM透射电镜 图片分析 固体表面分析

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1、第四章电子显微镜主要内容•电子衍射的原理•电镜基础•透射电镜(TEM)及其应用•扫描电镜(SEM)及其应用•扫描探针显微镜SPM(SEM/EPMA或AES）及其应用透射电镜TEMTEM的形式•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、微分析及微衍射。透射电镜(TEM)1.常规TEM的结构原理2.CTEM的操作型式3.TEM技术4.TEM的应用1.常规TEM的结构照明系统、样品操作

2、系统、成像系统、记录系统、真空系统和电器系统照明系统Illuminatingsystem电子枪Electrongun聚光透镜Condenserlenses样品操作系统specimenmanipulationsystem制样Specimenstage样品托specimenholder成像系统Imagingsystem物镜Objectivelens中间镜intermediatelens投影镜projectorlens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：电子枪和聚光透镜钨丝热电子源电子源LaB6场发射源1

3、.常规TEM的结构原理（1）镜筒构造（i）照明系统---电子枪和双聚光镜---可调电子束TEM•镜筒•真空系统Filament•电源MagnetElectrons“lenses”Focussed-ElectronbeamBeamspreaderSampleUltravacuumToaveryefficientpumpWindow+Phosphorecoatedtarget透射电子显微镜工作原理及构造•工作原理•成像原理与光学显微镜类似。•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

4、，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。透射电镜的构造1.电子光学系统照明系统电子枪双聚光镜:第一级聚光镜是短焦距强磁透镜,以缩小后焦面上的光斑;第二级聚光镜减少照明孔径角,以得到接近平行光轴的电子束,提高分辨率成像系统物镜:电镜的”心脏”中间镜:改变放大倍数;选择成像或衍射模式投影镜:接力放大图像;因孔径角小使景深大,焦深长观察和照相系统2真空和供电系统•（ii）成像放大系统---由物镜形成样品的初像在它的像平面

5、上（形成的衍射花样在它的背焦面），再经中间镜,投影镜连续放大至荧光屏（物镜的像差设计）*在调节CTEM放大倍数时，通常物镜和投影镜的电流是设定的，电镜在整个范围内的倍率变化仅仅藉改变中间镜电流实现。（数百倍至上百万倍）（iii）观察、记录系统---最终像，呈现于荧光屏上，记录在荧光屏下面的电子感光板上。TEM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TEM由于入射电子透射试样后，与试样内部原子发生相互作用，从而改变其能量及运动方向。显然，不同结构有不同的相互作用。可以根据透射电子图象所获得的信息来了解试样内部的结构。由

6、于试样结构和相互作用的复杂性，所获得的图象也很复杂。它不象表面形貌那样直观、易懂。因此，如何对一张电子图象获得的信息作出正确的解释和判断，不但很重要也很困难。必须建立一套相应的理论才能对透射电子象作出正确的解释。如前所述电子束透过试样所得到的透射电子束的强度及方向均发生了变化，由于试样各部位的组织结构不同，因而透射到荧光屏上的各点强度是不均匀的，这种强度的不均匀分布现象称为衬度，所获得的电子像称透射电子衬度象。其形成的机制有两种：1.相位衬度(phasecontrast)如果透射束与衍射束可以重新组合，从而保持它们的振幅和位相，则可直接得到产生衍射的

7、那些晶面的晶格象，或一个个原子的晶体结构象。仅适于很薄的晶体试样(≈100Å)。---当薄试样中细节1.5nm时，它仅改变入射面波的相位，即当透过束和散射束离开样品底面时，存在相位差，改变的大小正比于在电子束方向的样品的电位分布投影。通过物镜光栏的透过束和散射束之间相互干涉，相位差转换成像中的强度差而成像。故使得尽可能多的被试样散射的电子通过物镜光栏很重要。这种像衬度即相位衬度（与物镜球差和失焦量密切相关）2.振幅衬度振幅衬度是由于入射电子通过试样时，与试样内原子发生相互作用而发生振幅的变化，引起反差。振幅衬度主要有质厚衬度和衍射衬度两种：①质厚衬

8、度由于试样的质量和厚度不同，各部分对入射电子发生相互作用，产生的吸收与散射程度不同，而使得透射电子束的强度分