电子显微镜ppt课件.pptx

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1、材料微观形貌学研究讲课人：1.材料微观形貌学材料微观形貌学是材料微结构研究的一部分，是在单个粒子尺度上研究组成材料的各个粒子大小、形状、组分，以及在微组构尺度上研究组成材料各单个粒子聚集成物质的方式，如各粒子的分布、位置、取向、及相互的关系，杂质、孔、缝的存在形式、形状、大小、数量及在空间的分布，等等。2.3.4.5.显微镜的种类光学显微镜电子显微镜透射式电子显微镜（TEM）扫描电子显微镜（SEM）原子力显微镜（AFM）扫描隧道显微镜（STM）扫描近场光学显微镜（SNOM）扫描探针显微镜6.原子力显微镜（AFM）扫描电子显微镜（SEM）扫描近场光学显微镜（SNOM）透射式电子显微镜（TE

2、M）本单元讲授的内容7.一、透射电子显微镜（TEM）8.透射电镜发展简史1665年，罗伯特•胡克发明了第一台光学显微镜，并用这台光学显微镜第一次观察到软木塞的细胞。后来，李文赫克改进了这台仪器，用它观察到单细胞如藻类细胞、鱼的红细胞，从此揭开了显微镜技术的序幕。9.到1895年，光学显微镜经历了230多年的改进，已经达到了非常完善的程度。从分辨率上来讲，它已经达到了极限分辨率，已经接近它的理论极限200nm。10.到1895年，光学显微镜经历了230多年的改进，已经达到了非常完善的程度。从分辨率上来讲，它已经达到了极限分辨率，已经接近它的理论极限200nm。分辨率：指的是能分辨物体上两点

3、间最小距离的能力。11.到1895年，光学显微镜经历了230多年的改进，已经达到了非常完善的程度。从分辨率上来讲，它已经达到了极限分辨率，已经接近它的理论极限200nm。为什么光学显微镜的分辨率会有理论上的极限？分辨率：指的是能分辨物体上两点间最小距离的能力。12.电磁波电波红外线可见光紫外线X射线γ射线波长范围(nm)760~390390~1310~0.050.1~0.00513.既然是光源限制了显微镜的放大倍数和分辨率的发展，人们自然会想到：要想提高显微镜的放大倍数和分辨率，就应该更换波长更短的光源。随着人们对电磁波的认识，人们了解到：在一定的电压下电子束的波长可以达到零点几个纳米，

4、使用电子束做为光源，显微镜的分辨率就可能提高几个数量级。14.辐射波长与加速电压V的关系15.电子显微镜所用加速电压都较高，电子运动的速度与光速相比已不可忽略，需考虑相对论效应。经相对论修正且带入物理常数后：1616.加速电压（kV）50751002003004005001000波长λ（nm）0.00550.00450.00390.00250.0020.00170.00120.0007电子的波长由λ是由加速电压V决定的。但仅有电子流辐射波还不行，因为并没有解决电子流聚焦成像的问题。17.1926年德国科学家Garbor和Busch发现用铁壳封闭的铜线圈对电子流能折射聚焦，既可作为电子束的

5、透镜。1932年德国科学家厄恩斯特·鲁斯卡等人在前面两个发现的基础上研制出第一台TEM1818.1.电子光学基础1-1.电子在电场和磁场中的运动电场中任意点电子的速度和该点的点位有关当电子运动不等于零而且方向与极板平行的时候，除了平行于极板的运动外，还受电场垂直于等位面的作用而作匀加速运动，合成后为抛物线运动19.20.1-2.静电透镜和磁透镜图中是三个挖了圆孔的金属板，相互平行，各板圆孔同轴。极板间加电压后，在板间产生平行的等位面，而在孔处则产生变化。于是组成三个电子“透镜”。电子平行于轴线摄入金属板圆孔时，经过第一个等位面，从低电位到高电位，运动方向靠近轴线（近法线折射），此后不断的

6、折射，又从高电位到低电位，总的效果是靠近轴线。当许多电子平行射入时，最后就会聚到轴上一点。该点称为焦点。21.电子在磁场中运动受到洛伦兹力：Fm=（e/c）[v⨯H]式中v是电子运动的速度矢量，H是磁场强度矢量。该作用力的大小Fm=（e/c）•v•H•sin(v•H)方向始终垂直于v和H所成的平面。Fm⊥v，Fm不改变速度大下，只改变方向。磁透镜的焦距由磁场强度决定。当磁场强度增大时，焦距减小。当“透镜”结构一定时，改变线圈电流，就可以改变磁场强度，以调节焦距。电子以速度v平行于“透镜”对称轴进入磁场，在磁场作用下产生三个运动分量，总的结果是电子以螺旋方式不断地靠近轴向而向前运动。当其离

7、开磁场范围时，电子旋转速度减为0而作直线运动进而与轴相交。该交点就是透镜的焦点。22.1-3.电子散射与成像如在电子射入的方向有一个带孔的板（光栏），则只有在?角范围内的散射电子可以通过光栏被检测到。物体上如果有两个点A、B，该二点处物质厚度、密度、原子序数不同，则散射程度不同。设A点比B点的散射角大，则A点散射的电子通过光栏的数目就比B点的少，在光栏后面看见A点比B点暗。物质上有许许多多的点，各处t、?和Z都不同，就在光栏的后面形