第五章透射电镜技术及其应用ppt课件.ppt

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1、透射电镜技术及其应用目录绪论透射电镜的结构与应用透射电镜的成像原理透射电子显微分析样品制备绪论现代科学技术的迅速发展，要求材料科学工作者能够及时提供具有良好力学性能的结构材料及具有各种物理化学性能的功能材料。而材料的性能往往取决于它的微观结构及成分分布。因此，为了研究新的材料或改善传统材料，必须以尽可能高的分辨能力观测和分析材料在制备、加工及使用条件下（包括相变过程中，外加应力及各种环境因素作用下等）微观结构和微区成分的变化，并进而揭示材料成分—工艺—微观结构—性能之间关系的规律，建立和发展材料科学的基本

2、理论。改炒菜式为合金设计。透射电子显微镜（TEM）正是这样一种能够以原子尺度的分辨能力，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。MaxKnoll(1897-1969)ErnstRuska(1906-1988)电子显微镜的分辨率可以达到纳米级(10-9nm)。可以用来观察很多在可见光下看不见的物体,例如病毒。1938年，德国工程师MaxKnoll和ErnstRuska制造出了世界上第

3、一台透射电子显微镜(TEM)。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

4、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

5、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)。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1.94Å透射电镜的结构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

6、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CEISS902电镜加速电压50KV、80KVW灯丝顶插式样品台能量分辨率1.5ev倾转角度α=±60度       转动4000右图为透射电子显微镜光路原理图：透射电镜一般是由电子光学部分、真空系统和供电系统三大部分组成。1．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

7、电子枪、聚光镜、样品室、物镜、中间镜、投影镜、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(1)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。它由阴极、栅极和阳极构成。在真空中通电加热后使从阴极发射的电子获得较高的动能形成定向高速电子流。②聚光镜

8、。聚光镜的作用是会聚从电子枪发射出来的电子束，控制照明孔径角、电流密度和光斑尺寸。照明系统示意图阴极（接负高压）控制极（比阴极负100~1000伏）阳极电子束聚光镜试样(2)样品室样品室中有样品杆、样品杯及样品台。其位于照明部分和物镜之间，它的主要作用是通过试样台承载试样，移动试样。(3)成像系统一般由物镜、中间镜和投影镜组成。物镜的分辨本领决定了电镜的分辨本领，中间镜和投影镜的作用是将来自物镜的图像进一步放大。成像系统补充说