材料测试电子显微分析透射电镜资料讲解.ppt

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1、材料测试电子显微分析透射电镜电子波的波长取决于电子运动的速度和质量初速度为0，自由电子从零电位达到电位为U(单位为v)的电场时电子获得的能量是eU，根据能量守恒原理：对于电子来说，这里,m是电子质量［kg］，v是电子运动的速度［m·s-1］，普朗克常数h=6.626×10-34J·S，e为电子的电荷=1.602×10-19C德布罗意公式：2由上述两式整理得：结论：电子波波长λ与加速电压U成反比，加速电压越高，电子运动速度v越大，λ越短。超高压的电子显微镜其电子束的波长更短，所以会有更高的分辨率。当电子速度较低时（电子速度v远远小于光速C时），m接近电子静止质量m0。3将常数m0和e代

2、入上式，并注意到电子电荷e的单位为库仑，h的单位为J·s，我们将得到：［nm］表5-1不同加速电压下的电子波长加速电压/kV2030501002005001000电子波长/10-3nm8.596.985.363.702.511.420.687不同加速电压下的电子波波长见表5-1。目前TEM常用加速电压在100kV-1000kV，电子波波长范围在0.00371nm-0.00087nm。比可见光短了约5个数量级。54透射电子显微镜TEM放大倍数:20x～370kx点分辨率:049nm线分辨率:0.34nm加速电压：20kv～120kvFEI电子光学有限公司5透射电镜：是以波长极短的电子束

3、作为照明源，用电子透镜聚焦成像的一种具有高分辨本领、高放大倍数的电子光学仪器。1、透射电镜的工作原理和特点6透射电镜主要由四部分组成（1）电子光学系统(镜筒)（2）电源系统（3）真空系统（4）操作控制系统其中电子光学系统(镜筒)是主要组成部分。为保证机械稳定性，各部分以直立积木式结构搭建。1、透射电镜的工作原理和特点电子枪聚光镜物镜样品室放大镜电子光学系统观察室7电子光学系统（镜筒）一般由电子枪，聚光镜、物镜、中间镜和投影镜等电子透镜、样品室和荧光屏组成。电子光学系统（镜筒）电子枪聚光镜物镜样品室放大镜电子光学系统观察室8基于对机械稳定性的考虑，透射电镜的镜筒一般是直立积木式结构

4、（自上而下）：电子枪，聚光镜，样品室、物镜、中间镜和投影镜，荧光屏和照相装置。成像系统照明系统电子枪图像观察和记录系统9根据这些装置的功能不同，可将电子光学部分（镜筒）分为照明、成像及图像观察和记录三个系统。（1）照明系统：电子枪、聚光镜（2）成像系统：样品室、物镜、中间镜和投影镜（3）图像观察和记录系统：荧光屏和照相装置透镜电镜:是以电子束透过样品经过聚焦与放大后所产生的物像，投射到荧光屏上或照相底片上进行观察。10电子显微镜的工作原理：透射电镜，通常采用热阴极电子枪来获得电子束作为照明源。热阴极发射的电子，在阳极加速电压的作用下，高速穿过阳极孔，然后被聚光镜会聚成具有一定直径的

5、束斑照到样品上。具有一定能量的电子束与样品发生作用，产生反映样品微区厚度、平均原子序数、晶体结构或位向差别的多种信息。透射电子显微镜光学结构示意图11透过样品的电子束强度，其取决于样品微区厚度、平均原子序数、晶体结构或位向差别的多种信息，经过物镜聚焦放大在其平面上形成一幅反映这些信息的透射电子像。经过中间镜和投影镜进一步放大，在荧光屏上得到三级放大的最终电子图像，还可将其记录在电子感光板或胶卷上。透镜电镜和普通光学显微镜的光路是相似的。12普通光学显微镜与TEM工作原理的比较13表1光学显微镜与透射电镜的比较比较部分光学显微镜透射电镜光源可见光(日光、电灯光)电子源(电子枪)照

6、明控制玻璃聚光镜电子聚光镜样本1mm厚的载玻片约10nm厚的薄膜放大成象系统玻璃透镜电子透镜介质空气和玻璃高度真空像的观察直接用眼利用荧光屏聚焦方法移动透镜改变线圈电流或电压分辨本领200nm0.2~0.3nm有效放大倍数103×106×物镜孔径角约700＜10景深较小较大焦长较短较长像的记录照相底板照相底板14（1）照明系统(电子枪、聚光镜)照明系统的作用：①提供照明源，控制其稳定度、照明强度和照明孔径角；②选择照明方式(明场或暗场成像)。阴极栅极阳极电子束聚光镜试样电子枪照明系统的组成：①电子枪；②聚光镜。15电子枪电子枪是一种静电透镜，它能使阴极发射的电子会聚，得到一个小于

7、100μm的电子束斑。其重要性仅次于物镜。决定像的亮度、图像稳定性和穿透样品的能力。所以相应地要求其亮度、发射稳定度和加速电压都要高。最常用的加速电压为50-100kV，近来超高电压电镜的加速电压已达数千kV。16聚光镜由于电子之间的斥力和阳极小孔的发散作用，电子束穿过阳极后，逐渐变粗，照射到试样上仍然过大。聚光镜的作用：聚光镜大多是磁透镜，其作用是将来自电子枪的电子束汇聚到被观察的样品上，并通过它来控制照明强度、照明孔径角和束斑大小。高性能透射电镜都