TEM在催化科学中的应用(上).pdf

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1、2017年第46卷第l期石油化工PETROCHEMICALTECHNOLOGY述DOI：10．3969／j．issn．1000—8144．2017．01．020TEM在催化科学中的应用(上)付强，黄文氢(中国石化北京化工研究院，北京100013)[摘要]综述了影响透射电子显微镜成像的因素，并对透射电子显微镜常用的配件，即能谱、能量损失谱、原位试验配件和三维重构配件进行了介绍；阐述了透射电子显微镜在催化科学中的应用，讨论了制样、TEM模式和sTEM模式、能谱及面分布、原位实验及三维重构技术在催化科学的应用；提出了透射电子显微镜在催化科学中应用的发展方向。[关键词]透射电子显微镜

2、；扫描透射；原位实验；催化科学[文章编号]1000一8144(2017)01一0137一05[中图分类号]TQ032[文献标志码]ATheapplicationofTEMincatalyticscience凡Q尬馏，协口馏耽胛g垤(SinopecBe巧ingResearchInstituteofChemicalIndus仃y，Be啦g100013，China)[Abstmct]Theprincipleofelec廿on叩ticsfor仃ansmi8sionelecn．onmicroscopywasreviewedbrieny．Difreremaccessorieswerein

3、仃oduced，includingene唱ydispersiVespectroscopy(EDS)，electronenerg)，lossspectroscopy(EELS)，in—situexp嘶mentaccesso—esand3DreconstnJction．Forcatal州cscience，thes锄plepreparation，andtlle印plicationsofTEM，STEMand3Drecons缸uctionmodelswercdiscussed．StillwehadaIleXpectationfortheappIicationsofTEMiIlcata

4、l如cscience．[Keywords]仃锄smissioneIec仃onmicroscope；scanning仃ansmissionelec仃onmicroscopy；in—situexperiments；catal舛icscience透射电子显微镜发明于1932年，已成为化工、物理、材料、电子等领域重要的表征工具。透射电子显微镜的电子光学成像原理可用物理光学的Abbe成像原理进行说明¨。9o：电子从电子枪发射后经过电场，成为高能电子束；电子束经过聚光镜的聚焦，汇聚成平行光(透射模式，即TEM模式)或以聚焦的形式(扫描透射模式，即sTEM模式)打在试样上；经试样散射后的电

5、子已携带有试样形貌结构的信息，经物镜调制后，最终形成试样的相。根据焦面位置的不同，可获得试样的形貌像或衍射像。透射电子显微镜的电子光路可简单分作照明系统、成像系统和观察记录系统3个部分。电子枪为电子显微镜提供稳定的电子源，按照电子的发射方式可分为热发射和场发射两种。场发射电子枪具有亮度极高、相干陛、单色性极好等优点，已成为现代电子显微镜的主流。磁透镜系统主要由物镜、会聚镜、中间镜、投影镜组成。磁透镜通过磁场偏转带电粒子的原理对电子实现聚焦，它的加工精度决定了成像质量。目前透射电子显微镜主流的接收装置为电荷耦合元件(cCD)。根据不同学科领域的需求，ccD具有不同的功能特点，如

6、生命科学领域需要ccD具有更高的分辨率、材料科学领域则需要CCD能够承受更高的亮度(用于衍射图样的采集)。近年来各厂商的互补金属氧化物半导体(cM0s)技术持续发展，图像采集时间大幅缩短，实现了可连续拍摄视频的C砌era，甚至能达到很高的时间分辨率。在高端电子显微镜中，已逐渐成为主流配置。目前透射电子显微镜技术的发展主要[收稿日期]2016—10一18；[修改稿日期]2016—11—27。[作者简介]付强(1983一)，男，河北省衡水市人，博士，高级工程师，电话010—59202720，电邮f11q．bjhy@sin叩ec．com。石油化工PETROcHEMIcALTEcHN

7、OLOGY2017年第46卷第1期集中在应用拓展上。本文综述了影响透射电子显微镜成像的因素，并对透射电子显微镜常用的配件(能谱、能量损失谱、原位实验配件和三维重构配件)进行了介绍；集中阐述了透射电子显微镜在催化科学中的应用，详细讨论了制样、TEM模式及STEM模式在催化科学中的应用、能谱及面分布的应用、原位实验以及三维重构技术应用的若干实例。1影响透射电子显微镜分辨率的因素根据电子显微学理论，加速电压越高，理论空间分辨率越高。然而对于不同的试样，高加速电压同时会带来辐照损伤等问题，影响实际分辨率。加速电