透射电子显微镜ppt课件.ppt

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1、9透射电子显微镜19透射电子显微镜TEM的结构与成像原理TEM主要部件的结构与工作原理、主要性能指标及测定TEM样品制备29.1TEM的结构与成像原理TEM成像原理：1、采用聚集电子束为照明源照射试样，产生透射电子信号。2、试样各区域的组织结构不同，透射电子的强度不同。其与试样相应区域形貌、组织结构一一对应。3、反映各微区组织结构特征的透射电子束，经多级聚集放大，在荧光屏上，各微区电子强度分布再现试样组织结构形貌.39.1TEM的结构与成像原理从1934年第一台透射电子显微镜诞生以来，70年的时间里它得到了长足的发展。这些发展主要集中在三个方

2、面。一是透射电子显微镜的功能的扩展；另一个是分辨率的不断提高；第三是将计算机和微电子技术应用于控制系统、观察与记录系统等。TEM的功能及发展49.1TEM的结构与成像原理1）功能的扩展：早期的透射电子显微镜功能主要是观察样品形貌，后来发展到可以通过电子衍射原位分析样品的晶体结构。具有能将形貌和晶体结构原位观察的两个功能是其它结构分析仪器（如光镜和X射线衍射仪）所不具备的。透射电子显微镜增加附件后，其功能可以从原来的样品内部组织形貌观察（TEM）、原位的电子衍射分析（Diff），发展到还可以进行原位的成分分析（能谱仪EDS、特征能量损失谱EEL

3、S）、表面形貌观察（二次电子像SED、背散射电子像BED）、透射扫描像（STEM）、电子全息和三维重构等。透射电子显微镜功能的拓宽意味着一台仪器在不更换样品的情况下可以进行多种分析，尤其是可以针对同一微区位置进行形貌、晶体结构、成分（价态）的全面分析。样品相互作用产生的物理信号开发的多种分析附件，大大拓展了透射电子显微镜的功能。由此产生了透射电子显微镜的一个分支——分析型透射电子显微镜。59.1TEM的结构与成像原理69.1TEM的结构与成像原理2）分辨率的提高透射电子显微镜发展的另一个表现是分辨率的不断提高。目前200KV透射电子显微镜的分

4、辨率好于0.2nm，1000KV透射电子显微镜的分辨率达到0.1nm。为了获得高亮度且相干性好的照明源，电子枪由早期的发夹式钨灯丝，发展到LaB6单晶灯丝，现在又开发出场发射电子枪。提高透射电子显微镜分辨率的关键在于物镜制造和上下极靴之间的间隙，舍弃各种分析附件可以使透射电子显微镜的分辨率进一步提高，由此产生了透射电子显微镜的另一个分支——高分辨透射电子显微镜（HREM）。79.1TEM的结构与成像原理JEM-ARM200F原子分辨分析型透射电镜JEM-F200冷场发射透射电镜FEITecnaiG2系列透射电子显微镜89.1TEM的结构与成像

5、原理超高压电镜99.1TEM的结构与成像原理左图是电子光学系统的组成部分示意图。由图可见透射电镜电子光学系统是一种积木式结构，上面是I照明系统、中间是II成像系统、下面是III观察与记录系统。109.1TEM的结构与成像原理Ⅰ、照明系统照明系统主要由电子枪和聚光镜组成。电子枪是发射电子的照明光源。聚光镜是把电子枪发射出来的电子会聚而成的交叉点进一步会聚后照射到样品上。照明系统的作用就是提供一束亮度高、照明孔径角小、平行度好、束流稳定的照明源。为满足明场和暗场成像需要，照明束可在2—3度范围内倾斜。（一）TEM的结构119.1TEM的结构与成像

6、原理照明部分示意图129.1TEM的结构与成像原理Ⅱ、成像系统成像系统主要由物镜、中间镜(1、2个)和投影镜(1、2个)组成。139.1TEM的结构与成像原理成像系统的两个基本操作是将衍射花样或图像投影到荧光屏上。通过调整中间镜的透镜电流，使中间镜的物平面与物镜的背焦面重合，可在荧光屏上得到衍射花样。若使中间镜的物平面与物镜的像平面重合则得到显微像。149.1TEM的结构与成像原理（1）物镜物镜是用来形成第一幅高分辨率电子显微图像或电子衍射花样的透镜。透射电子显微镜分辨本领的高低主要取决于物镜。物镜的放大倍数较高，一般为M=100-300倍。

7、目前，高质量的物镜其分辨率可达0.1nm左右。（2）中间镜中间镜可在0-20倍范围调节。当M>1时，用来进一步放大物镜的像；当M<1时，用来缩小物镜的像。在电镜操作过程中，主要是利用中间镜的可变倍率来控制电镜的放大倍数，和操作的选择。159.1TEM的结构与成像原理如果把中间镜的物平面和物镜的像平面重合，则在荧光屏上得到一幅放大像，这就是电子显微镜中的成像操作，如右图（a）所示。如果把中间镜的物平面和物镜的后焦面重合，则在荧光屏上得到一幅电子衍射花样，这就是电子显微镜中的电子衍射操作，如右图（b）所示。169.1TEM的结构与成像原理（3）投

8、影镜投影镜的作用是把经中间镜放大（或缩小）的像（电子衍射花样）进一步放大，并投影到荧光屏上。因为成像电子束进入投影镜时孔镜角很小（约10-3rad），因此它的景深和