透射电子显微镜TEM简介课件.ppt

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1、透射电镜简介光源：电子束分辨率：高透射电子显微镜(TransmissionElectronMicroscope,简称TEM),可以看到在光学显微镜下无法看清的小于0.2um的细微结构，这些结构称为亚显微结构或超微结构。要想看清这些结构，就必须选择波长更短的光源，以提高显微镜的分辨率。1932年Ruska发明了以电子束为光源的透射电子显微镜，电子束的波长要比可见光和紫外光短得多，并且电子束的波长与发射电子束的电压平方根成反比，也就是说电压越高波长越短。目前TEM的分辨力可达0.2nm。电子与固体作用时激发

2、的信息一束细聚焦的电子束轰击试样表面时，入射电子与试样的原子核和核外电子将产生弹性或非弹性散射作用，并激发出反映试样形貌、结构和组成的各种信息。样品在电子束轰击下产生各种信息1234透射电子特征X射线二次电子俄歇电子电子与固体作用时激发的信息5背散射电子等透射电子当入射电子的有效穿透深度大于样品厚度时，就有部分入射电子穿过样品形成透射电子，其电流强度表示为IT。该信号反映了样品中电子束作用区域内的厚度、成分和结构，透射电子显微镜就是利用该信号进行分析的。电子与固体作用时激发的信息-透射电子聚光镜电子枪物

3、镜样品室中间镜（多个）投影镜荧光屏照相室（底片）或数字暗室透射电子显微镜工作原理透射电子显微镜工作原理01020304由电子枪发射高能、高速电子束；透射电子携带样品的结构和成分信息，经过物镜、中间镜和投影镜的聚焦、放大等过程；.经聚光镜聚焦后透射薄膜或粉末样品；最终激发荧光屏显示放大图像；05专用底片/数字暗室记录带有内部结构信息的高分辨图像；01电子光学系统照明系统：由电子枪、聚光镜、聚光镜光阑等组成。作用：产生一束亮度高、相干性好、束流稳定的电子束。物镜：直接影响整个系统成像质量成像系统中间镜：调节

4、整个系统的放大倍数进行成像操作和衍射操作投影镜：将中间镜形成的像进一步放大，放大，并投影到荧光屏。02电源控制系统03真空系统透射电子显微镜结构核心部分记录系统:由荧光屏和照相机组成真空泵、阀门、气体隔离室透射电子显微镜的图像衬度电镜中的显微图像是如何形成的？衬度衬度是两相点间的明暗差异，差异越大，衬度就愈高，图像就愈明晰。I1、I2分别表示两相点的成像电子的强度。衬度源于样品对入射电子的散射，当电子束穿透样品后，其振幅和相位均发生了变化。因此，电子显微图像的衬度可分为振幅衬度和相位衬度，这两种衬度对同

5、一幅图像的形成均有贡献，只是其中一种占主导而已。衬度质厚衬度振幅衬度衍射衬度由于试样中各处的原子种类不同或厚度、密度差异所造成的衬度。由满足布拉格衍射条件的程度不同造成的。质厚衬度质厚衬度示意图高质厚处，即该处的原子序数或试样厚度较其他处高，由于高序数原子对电子的散射能力强于低序数的原子，成像时电子被散射出光阑的几率就大，参与成像的电子强度就低，与其他处相比，该处的图像就暗；同理，试样厚处对电子的吸收相对较多，参与成像的电子就少，导致该处的图像就暗。非晶体主要是靠质厚衬度成像。需要注意的是，质厚衬度取决

6、于试样不同区域参与成像的电子强度的差异，而不是成像的电子强度，对相同试样，提高电子枪的加速电压，电子束的强度提高，试样各处参与成像的电子强度同步增加，质厚衬度不变。仅当质厚变化时，质厚衬度才会变。质厚衬度实例Fe2O3纳米环衍射衬度原理示意图衍射衬度试样仅由A、B两个晶粒组成，其中晶粒A完全不满足布拉格方程的衍射条件，而晶粒B中为化简起见也仅由一组晶面（hkl）满足布拉格衍射条件产生衍射，其他晶面均远离布拉格条件，这样入射电子束作用后，将在晶粒B中产生衍生束Ihkl，形成衍射斑点hkl，而晶粒A因不满足

7、衍射条件，无衍射束产生，仅有透射束I0，此时，移动物镜光阑，挡住衍射束，仅让透射束通过，见（a），晶粒A和B在像平面上成像，其电子束强度分别为IA≈I0和IB≈I0-Ihkl，晶粒A的亮度远高于晶粒B。样品微区晶体取向或晶体结构不同，满足布拉格衍射条件的程度不同，使得在样品下表面形成一个随位置不同而变化的衍射振幅分布，所以像的强度随衍射条件的不同发生相应的变化，称为衍射衬度。晶体样品、薄膜样品（金属、陶瓷）的衬度来源于衍射衬度。衍射衬度广泛用于晶体内部缺陷研究。把这种挡住衍射束，让透射束成像的操作称为明

8、场操作，所成的像称为明场像。移动物镜光阑挡住透射束，仅让衍射束通过成像，得到所谓的暗场像，此成像操作称为暗场操作。但由于衍射束偏离了中心光轴，其孔径半角相对于平行于中心光轴的电子束要大，图像清晰度不高，成像质量低，为此调整偏置线圈，使入射电子束倾斜2QB角，如图C，晶粒B（hkl）晶面完全满足衍射条件，产生强烈衍射，此时的衍射斑点移到了中心位置，衍射束与透镜的中心轴重合，孔径半角大大减小，所成像比暗场像更加清晰，成像质量改善。我们称这种成像