现代材料分析方法第八章 透射电子显微镜课件.ppt

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1、第八章透射电子显微镜§绪论§8.1透射电子显微镜的结构与成像原理§8.2主要部件的结构与工作原理§8.3透射电子显微镜分辨本领和放大倍数的测定§8.4透射电子显微镜样品制备方法透射电子显微镜（TEM）是利用电子的波动性来观察固体材料内部的各种缺陷和直接观察原子结构的仪器，同时提供物理分析和化学分析所需全部功能的仪器。特别是选区电子衍射技术的应用，使得微区形貌与微区晶体结构分析结合起来，再配以能谱或波谱进行微区成份分析，得到全面的信息。绪论TEM简介：透射电子显微镜（简称透射电镜，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

2、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。TEM的主要发展方向：(1)高电压：增加电子穿透试样的能力，可观察较厚、较具代表性的试样，现场观察(in-situobservalion)辐射损伤;减少波长散布像差(chromaticaberration);增加分辨率等，目前已有数部2-3MeV的TEM在使用中。左图为200keVTEM之外形图。(2)高分辨率：最佳解像能力为点与点间0.18nm、线与线间0.14nm。美国於1983年成立国家电子显微镜中心，其中1000keV之原子分辨电子显微

3、镜(atomicresolutionelectronmicroscope，AREM)其点与点间之分辨率达0.17nm，可直接观察晶体中的原子。(3)多功能分析装置：如附加电子能量分析仪(electronanalyzer，EA)可监定微区域的化学组成。(4)场发射电子光源:具高亮度及契合性，电子束可小至1nm。除适用於微区域成份分析外，更有潜力发展三度空间全像术(holography)。透射电镜的结构我们这里先看一看一些电镜的外观图片，再就透射电镜的结构原理做一简单介绍。JEM-2010透射电镜加速电压200KVLaB6灯丝点分辨率1.94ŧ8.1透射电子显微镜的结

4、构与成像原理EM420透射电子显微镜加速电压20KV、40KV、60KV、80KV、100KV、120KV晶格分辨率2.04Å点分辨率3.4Å最小电子束直径约2nm倾转角度α=±60度β=±30度PhilipsCM12透射电镜加速电压20KV、40KV、60KV、80KV、100KV、120KVLaB6或W灯丝晶格分辨率2.04Å点分辨率3.4Å最小电子束直径约2nm；倾转角度α=±20度β=±25度右图为透射电子显微镜光路原理图：光学显微镜和透射电镜光路图比较：光源中间象物镜试样聚光镜目镜毛玻璃电子镜聚光镜试样物镜中间象投影镜观察屏工作原理成像原理与光学显微镜类

5、似。它们的根本不同点在于光学显微镜以可见光作照明束，透射电子显微镜则以电子为照明束。在光学显微镜中将可见光聚焦成像的是玻璃透镜，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。真空系统透射电镜的构成电子光学系统电源与控制系统照明系统成像系统观察记录系统物镜光阑中间镜投影镜透射电镜一般是由电子光学部分、电源与控制系统和真空系统和三大部分组成。一．电子光学部分　　整个电子光学部分完全置于镜筒之内，自上而下顺序排列着电子枪、聚光镜、样品室、物镜、中间镜、投

6、影镜、观察室、荧光屏、照相机构等装置。根据这些装置的功能不同又可将电子光学部分分为照明系统、样品室、成像系统及图像观察和记录系统。照明系统样品室成像系统观察和记录系统透射电子显微镜(JEM-2010F)主体的断面图(1)电子枪(电子源)(2)高压发生器和加速管照明电子透镜系统和偏转系统试样台和试样架(5)放大和成像电子透镜系统(6)观察室和照相室（一）照明系统照明系统由电子枪、聚光镜和相应的平移对中及倾斜调节装置组成。它的作用：是为成像系统提供一束亮度高、相干性好的照明光源。为满足暗场成像的需要照明电子束可在2-3度范围内倾斜。1.电子枪（1）阴极：又称灯丝，一般是由0

7、.03~0.1毫米的钨丝作成V或Y形状。（2）阳极：加速从阴极发射出的电子。为了安全，一般都是阳极接地，阴极带有负高压。（3）控制极：会聚电子束；控制电子束电流大小，调节象的亮度。阴极、阳极和控制极决定着电子发射的数目及其动能，因此，人们习惯上把它们通称为“电子枪”。自偏压回路可以起到稳流和限流的作用。电子枪交叉点处的电子束直径50μm电子枪电子枪的类型有热发射和场发射两种，大多用钨和六硼化镧材料。一般电子枪的发射原理与普通照明用白炙灯的发光原理基本相同，即通过加热来使整个枪体来发射电子。电子枪的发射体使用的材料有钨和六硼化镧两种。前者比