《TEM和STEM》PPT课件.ppt

材料的表征： TEM和 STEM 目录 5.优缺点的比较 4.基本原理 2.发展概述 1.基本概念 6.应用举例 7.文献部分 基本概念 透射电子显微镜 Transmission Electron Microscope简称 TEM： 透射电子显微镜是以波长极短的电子束作为照明源，用电磁透镜 聚焦成像的一种高分辨率、高放大倍数的电子光学仪器。 扫描透射电子显微镜 （ Scanning Transmission Electron Microscope简称 STEM)：利用磁透镜将电子束聚焦到样品表面 并在样品表面快速扫描 ， 通过电子穿透样品成像 ， 既有透射电 子显微镜功能 ， 又有扫描电子显微镜功能的一种显微镜 。 透射电子显微镜 扫 描 透射电子显微镜 透射电子显微镜的发展概述 1 2 3 4 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 束的透镜。 1932 1933 年， Ruska等 在研究高压阴 极射线示波管 的基础上研制 成了一台透射 电子显微镜 （ TEM）。 我国 1958年 研制成功透射 电子显微镜， 其分辨本领为 3nm， 1979 年制成分辨率 为 0.3nm的大 型电子显微镜 1970年芝加 哥大学的阿尔 伯特 克鲁发 明了场发射枪， 同时添加了高 质量的物镜从 而发明了现代 的扫描透射电 子显微镜 。 卢斯卡和克诺尔制造的 第一台透射电镜及设计图纸 当前最新的透射电镜 Titan G2 60-300 Titan系列的最新型号 ， 功能十分强大 ， 是当今 最好的商业化透射电镜 ， 实乃显微分析的神兵利 器 。 所配的球差校正仪 可以让电镜达到 0.8 的超高分辨率 ， 可以达 到原子分辨水平 。 LOGO 成像系统 照明系统 观察照相室 真空系统 电气系统 基本构成 透射电镜基本构造示意图 电子枪、会聚镜 物镜、中间镜、投影镜 荧光屏、照相室 机械泵、扩散泵、离子泵 低压大电流、高压小电流 照明系统 成像系统 观察照相室 真空系统 电气系统 透射电镜的主要组成部件 基本原理 由电子枪发射出来的电子束 ， 在 真空通道中沿着镜体光轴穿越聚光 镜 ， 通过聚光镜将之会聚成一束尖 细明亮而又均匀的光斑 ， 照射在样 品室内的样品上 。 透过样品后的电子束携带有样品 内部的结构信息 ， 样品内致密处透 过的电子量少 ， 稀疏处透过的电子 量多 。 经过物镜的会聚调焦和初级放大 后 ， 电子束进入下级的中间透镜和 第 1、 第 2投影镜进行综合放大成像 。 最终被放大了的电子影像投射在 观察室内的荧光屏板上 。 荧光屏将 电子影像转化为可见光影像以供使 用者观察 。 STEM的工作原理 STEM成像不同于一般的平行电子束 TEM， EDS 成像 ， 它是利用会聚的电子束在样品上扫描来完成 的 。 在扫描模式下 ， 场发射电子源发射出电子 ， 通 过在样品前磁透镜以及光阑把电子束会聚成原子尺 度的束斑 。 电子束斑聚焦在试样表面后 ， 通过线圈 控制逐点扫描样品的一个区域 。 在每扫描一点的同 时 ， 样品下面的探测器同步接收被散射的电子 。 对 应于每个扫描位置的探测器接收到的信号转换成电 流强度显示在荧光屏或计算机显示器上 。 样品上的 每一点与所产生的像点一一对应 。 从探测器中间孔 洞通过的电子可以利用明场探测器形成一般高分辨 的 明场像 。 环形探测器接受的电子形成暗场像 。 电镜 类型 分辨 能力 最高放 大倍数 优点 缺点 SEM 最高可 达到3nm 20万 1.有较高的放大倍数， 20-20 万倍之间连续可调 2.有很大的景深，视野大， 成像富有立体感，可直接观 察各种试样凹凸不平表面的 细微结构 3.试样制备简单 分辨率不如TEM和 STEM TEM 最高可 达到0.2nm 100万 1信息采集范围小 2工作模式多样 样品的要求 很高 ， 采集 率低 ， 对样品有破环 STEM 扫描透 射像最 高可达 0.08n m 230万 1.可以观察较厚和低衬度的 试样 2.可以实现微区衍射 3.可以分别收集和处理弹性 散射和非弹性散射电子 4.进行高分辨分析 、 成像及 生物大分子分析 技术要求很 高，需要非 常高的真空 度 透射电子显微镜广泛用于研究聚合物乳液颗 粒形态、纤维和织物的结构、聚合物材料的 降解性能、生物相容性等。同时， TEM在细 胞学、微生物学、临床病例诊断等领域也有 广泛应用。 应用举例 透射电镜的出现为显微分析技术的发展开辟了新 的前景，然而要利用这种高空间分辨率的仪器来分 析材料的显微组织，并非是一件轻而易举的事情。 何种样品才能用于透射电镜观察？ 条件是： a. 样品必须对电子束透明，也就是说样品的厚度 必须控制在 50 2000 之间； b. 样品必须保持原有材料的状态，否则我们的观 察就会失去意义； c. 样品必须能在高真空下受电子束的轰击不发生 分解， 这样我们才能有足够的时间进行观察分析； 粉末样品 块状样品 生物样品 薄膜样品 常用样品类型 透射电镜应用实例 研究聚合物的聚集态结构 不同反应温度 下 Mn3O4纳米 晶透射电镜及 高分辨透镜照 片 (a b c)120 (d e f)150 (g h i)180 研究聚合物的多相复合体系 THE END