透射电子显微镜(TEM)资料课件

第五章 透射电子显微镜（TEM）TEM：波长极短电子束 电磁透镜聚焦 高分辨率 高放大倍数 透射电镜与光学显微镜比较 TEM结构：电子光学系统、真空系统、供电系统第五章 透射电子显微镜（TEM）1透射电子显微镜(TEM)资料课件2一、电子光学系统一、电子光学系统1.1.照明系统照明系统n n作用：提供亮度高、照明孔径角小、束流稳定作用：提供亮度高、照明孔径角小、束流稳定的照明源的照明源n n组成：电子枪、聚光镜、平移对中及倾斜调节组成：电子枪、聚光镜、平移对中及倾斜调节装置装置（1 1）电子枪）电子枪n n热阴极三级电子枪热阴极三级电子枪n n阴极：发射热电子；阳极；加速阴极发射出来阴极：发射热电子；阳极；加速阴极发射出来的电子；栅极：汇聚电子束和稳定电子束流的电子；栅极：汇聚电子束和稳定电子束流注：注：热电子发射源热电子发射源、场发射源场发射源一、电子光学系统3（2 2）聚光镜）聚光镜n n作用：将有效光源会聚到样品上作用：将有效光源会聚到样品上 控制照明孔径角、照明亮度、束斑大小控制照明孔径角、照明亮度、束斑大小 保证照射到样品上的电子束强度高、直径小、保证照射到样品上的电子束强度高、直径小、相干性好相干性好n n双聚光镜双聚光镜：强磁透镜，使光斑缩小：强磁透镜，使光斑缩小 弱磁透镜，将有效光源会聚到样品上弱磁透镜，将有效光源会聚到样品上n n聚光镜光阑：聚光镜光阑：位置：位置：在双聚光镜系统中，光阑常装在第二聚光镜的在双聚光镜系统中，光阑常装在第二聚光镜的下方。光阑孔的直径为下方。光阑孔的直径为20-40020-400 mm。作一般分析观察时，作一般分析观察时，聚光镜的光阑孔直径可用聚光镜的光阑孔直径可用200-300 200-300 mm。作用：限制照明孔径角。作用：限制照明孔径角。（2）聚光镜4（3）平移对中倾斜调节垂直照明：适于明场适于明场 电子束轴线与成像系统合轴电子束轴线与成像系统合轴倾斜照明：适于暗场适于暗场 电子束轴线与成像系统成一定角度电子束轴线与成像系统成一定角度2.样品室n n样品样品铜网铜网n n侧插式倾斜装置侧插式倾斜装置移动移动-选择视场选择视场 倾斜倾斜-晶体结构分析晶体结构分析双倾样品台双倾样品台（3）平移对中倾斜调节5阴极（接负高压）栅极（比阴极负1001000伏）阳极电子束聚光镜试样阴极（接栅极（比阴极阳极电子束聚光镜试样63.3.成像系统成像系统 物镜、中间镜、投影镜三级成像物镜、中间镜、投影镜三级成像作用：反映样品内部特征的透射电子转变为可作用：反映样品内部特征的透射电子转变为可见光图像或电子衍射谱并投射到荧光屏或照见光图像或电子衍射谱并投射到荧光屏或照相底板上相底板上（1 1）物镜）物镜 高放大倍率、短焦距的强磁透镜高放大倍率、短焦距的强磁透镜n n作用：形成第一幅高分辨率的电子像或电子作用：形成第一幅高分辨率的电子像或电子衍射谱衍射谱n n透射电镜的分辨率很大程度上取决于物镜透射电镜的分辨率很大程度上取决于物镜3.成像系统 物镜、中间镜、投影镜三级成像7n n分辨率主要决定于极靴的形状和加工精度n n物镜光阑（衬度光阑）：位置：物镜的后焦面上位置：物镜的后焦面上 作用：*限制孔径角大小，提高衬度和分辨率；限制孔径角大小，提高衬度和分辨率；常用物镜光阑孔的直径是常用物镜光阑孔的直径是20-120 20-120 mm范围。电子束通过薄范围。电子束通过薄膜样品后会产生散射和衍射散射角膜样品后会产生散射和衍射散射角(或衍射角或衍射角)较大的电子被光较大的电子被光阑挡住，不能继续进入镜筒成像，从而就会在像平面上形成阑挡住，不能继续进入镜筒成像，从而就会在像平面上形成具有一定衬度的图像。具有一定衬度的图像。使物镜孔径角减小，减小像差，提高分辨率使物镜孔径角减小，减小像差，提高分辨率 *形成暗场像形成暗场像 套取衍射束的斑点成像套取衍射束的斑点成像 分辨率主要决定于极靴的形状和加工精度8n n选区光阑（视场光阑、场限光阑）：位置：放像平面上放像平面上 作用：挡掉大角度散射电子，提高衬度；作用：挡掉大角度散射电子，提高衬度；作选区衍射作选区衍射 一般选区光阑孔的直径位于一般选区光阑孔的直径位于2040020400 mm。（2）中间镜 可变倍率的弱磁透镜n n作用：将物镜形成的一次电子像或衍射谱进行将物镜形成的一次电子像或衍射谱进行放大，投射到投影镜物平面，形成第二幅电子像放大，投射到投影镜物平面，形成第二幅电子像或衍射谱或衍射谱 调节总放大倍数调节总放大倍数选区光阑（视场光阑、场限光阑）：位9（3）投影镜n n作用：将经中间镜放大（或缩小）的像（或电子衍射花样）进一步放大，并投影到荧光屏上n n短焦距的强磁透镜n n目前，高性能的透射电镜都采用5级透镜放大，即中间镜和投影镜有两级（3）投影镜10（4）成像原理n n平行电子束与样品相互作用产生衍射束经透镜聚焦后形成各级衍射谱n n各级衍射谱发出的波相互干涉重新在像平面上形成反映样品特点的像（4）成像原理114.观察和记录系统 照相观察和记录装置包括荧光屏和照明机构，照相观察和记录装置包括荧光屏和照明机构，在荧光屏下面放置一个可以自动换片的照相暗盒。在荧光屏下面放置一个可以自动换片的照相暗盒。照相时只要把荧光屏掀往一例垂直竖起，电子束照相时只要把荧光屏掀往一例垂直竖起，电子束即可使照相底片曝光。由于透射电子显微镜的焦即可使照相底片曝光。由于透射电子显微镜的焦长很大显然荧光屏和底片之间有数厘米的间距，长很大显然荧光屏和底片之间有数厘米的间距，但仍能得到清晰的图像。但仍能得到清晰的图像。4.观察和记录系统12二、真空系统和供电系统n n为了保证电子电子束在整个通道中只与试样发生相互作用，而不与空气分子发生碰撞，因此，整个电子通道从电子枪至照相底板盒都必须置于真空系统之内。n n透射电镜需要两部分电源：一是供给电子枪的高压部分，二是供给电磁透镜的低压稳流部分。二、真空系统和供电系统13Tecani G2 型透射电子显微镜型透射电子显微镜Tecani G2 型透射电子显微镜14JEM2010F型型透射电子显微镜透射电子显微镜JEM2010F型透射电子显微镜15三、TEM分辨本领和放大倍数的测定1.分辨率的测定n n点分辨率点分辨率 拍摄铂、铂铱等粒子像拍摄铂、铂铱等粒子像 粒子间最小距离粒子间最小距离/总放大倍数总放大倍数n n晶格分辨本领晶格分辨本领 拍摄定向单晶薄膜晶格像拍摄定向单晶薄膜晶格像2.放大倍数的测定n n衍射光栅衍射光栅复型作标样复型作标样 光栅条纹像的平均间距光栅条纹像的平均间距/实际光栅条纹间距实际光栅条纹间距n n已知球径的塑料小球作标样已知球径的塑料小球作标样n n定向单晶薄膜作标样定向单晶薄膜作标样三、TEM分辨本领和放大倍数的测定16