电子显微镜 (TEM SEM)

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1、电子显微镜简介报告人：仲玉泉学号：2120100212专业：物理电子学电子显微镜1.电子显微镜概述2.电子显微镜发展历史3.与光学显微镜的比较4.电子显微镜分类TEM和SEM原理及构成一、电子显微镜概述1.电子显微镜简称电镜，是根据电子光学原理，用电子束和电子透镜代替光束和光学透镜，使物质的细微结构在非常高的放大倍数下成像的仪器，即用电子束为光源，显示标本超微结构的显微镜。二、电子显微镜发展历史1926年汉斯·布什研制了第一个磁力电子透镜。1931年厄恩斯特·卢斯卡和马克斯·克诺尔研制了第一台透视电子显微镜（1986年卢斯卡为此获得诺贝尔物理学奖）。1937

2、年第一台扫描透射电子显微镜推出。一开始研制电子显微镜最主要的目的是显示在光学显微镜中无法分辨的病原体如病毒等。（早期与生物学相关）1960年代投射电子显微镜的加速电压越来越高来透视越来越厚的物质。这个时期电子显微镜达到了可以分辨原子的能力。1980年代人们能够使用扫描电子显微镜观察湿样本。1990年代以后电脑越来越多地用来分析电子显微镜的图像，同时使用电脑也可以控制越来越复杂的透镜系统，同时电子显微镜的操作越来越简单高分辨透射电子显微镜图例三、电子显微镜与光学显微镜的简单比较光学显微镜是利用光学原理，把人眼所不能分辨的微小物体放大成像，以供人们提取微细结构信

3、息的光学仪器。由于显微镜的分辨率受其使用的波长的限制，波长越长，分辨率越低。可见光的波长范围（380nm~780nm）远大于电子的波长（物质波），因此电子显微镜的分辨率（约0.1纳米）远高于光学显微镜的分辨率（约200纳米）（分辨率指两目标之间的最小分辨距离）。三、电子显微镜与光学显微镜的简单比较电子波：三、电子显微镜与光学显微镜的简单比较电子显微镜的分辨本领虽已远胜于光学显微镜，但电子显微镜因需在真空条件下工作，所以很难观察活的生物，而且电子束的照射也会使生物样品受到辐照损伤。另外，光学显微镜相对简单，在不需要很高分辨率的情况下仍然很有用。四、电子显微镜的

4、分类电子显微镜主要分为以下两种：透射电镜（transmissionelectronmicroscope，TEM）扫描电子显微镜（scanningelectronmicroscope,SEM）1.透射电镜透射电子显微镜由电子光学系统、电源与控制系统及真空系统三部分组成。电子光学系统通常称镜筒，是透射电子显微镜的核心。它分为三部分，即照明系统、成像系统和观察记录系统。照明系统主要由电子枪、聚光镜、电子束平移和倾斜装置组成。成像系统主要由物镜、中间镜和投影镜组成。观察和记录系统包括荧光屏和照相装置。电源和控制系统主要包括三部分：灯丝电源和高压电源（使电子枪产生稳定

5、的高能照明电子束）；各电磁透镜的稳压稳流电源（使各电磁透镜具有高的稳定度）；电气控制电路（用来控制真空系统、电气合轴、自动聚焦、自动照相等）。电子显微镜工作时，整个电子通道都必须处于真空中。1.透射电镜照明系统主要由电子枪、聚光镜、电子束平移和倾斜装置组成。其作用是提供一束亮度高、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要求，照明束可在2～3º范围内倾斜。电子枪等位面1.透射电镜电子枪是发射电子的照明光源，它实际上是一个由阴极、栅极和阳极组成的静电透镜。电子枪的阳极接地，阴极加上了负高压（-50~200kv），栅极加上比阴极负几百至几千

6、伏的偏压。1.透射电镜双聚光镜的原理图聚光镜用来会聚电子枪射出的电子束，减小样品被照射面积，调节照明强度、孔径角和光斑大小。现在高性能的电子显微镜一般都采用双聚光镜系统，如图所示。第一聚光镜是强激磁、短焦距的透镜，可将电子枪光斑缩小10~50倍；而第二聚光镜是弱激磁、长焦距透镜，适焦时放大倍数为2倍左右。1.透射电镜成像系统主要由物镜、中间镜和投影镜组成。（1）物镜物镜是最关键的透镜，用来形成样品的第一次放大象。物镜是一个强激磁、短焦距(f=1~3mm)的物镜，放大倍数较高，一般为100~300倍。（2）中间镜中间镜是一个弱激磁、长焦距的变倍透镜。中间镜的作

7、用有2个（1）调节放大倍数。（2）选择透射电子显微镜中的成像操作和电子衍射操作。（3）投影镜投影镜的作用是把经中间镜放大（或缩小）的象（或电子衍射花样）进一步放大，并投影到荧光屏上。1.透射电镜观察和记录系统包括荧光屏和照相装置以上所述详见下图：1.透射电镜透射电镜的原理（定性说明）：由照明部分提供的有一定孔径角和强度的电子束平行地投影到处于物镜物平面处的样品上，通过样品和物镜的电子束在物镜后焦面上形成衍射振幅极大值，即第一幅衍射谱。这些衍射束在物镜的象平面上相互干涉形成第一幅反映试样为微区特征的电子图象。通过聚焦（调节物镜激磁电流），使物镜的象平面与中间镜

8、的物平面相一致，中间镜的象平面与投影镜的物平面相一致