资源描述
Click to edit Master title style,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,透射电子显微镜,1,第一页，共27页。,透射电子显微镜,2,第二页，共27页。,目 录,3,1,透射电镜发展历史及现状,2,透射电镜概念及特点,3,透射电镜的结构及原理,4,透射电镜的功能及应用,5,透射电镜的发展趋势,第三页，共27页。,为什么会发明电子显微镜？,人类的本性：发现自然，改造世界，改变生活。,4,工欲善其事,必先利其器,电子显微镜,人类视觉的延伸：追求更远的更高的。,第四页，共27页。,1.透射电镜的发展 及现状,（,1,）波粒二相性理论的提出,1924,年,路易,德布罗意（,1892-1989,）,法国物理学家,法国物理学家德布罗意指出：一切接近于光速运动的粒子均具有波的性质。人们由此联想是否可利用波长更短的电子波代替可见光成像？,11,第五页，共27页。,（,2,）第一个电子图像的获得,1931,年,图,5,由鲁斯卡拍摄的放大,12,倍铜网电子图像,德国学者,Knoll,和,Ruska,首次获得了放大,12,倍铜网的电子图像。证明可用电子束和磁透镜进行成像。,1.透射电镜的发展 及现状,13,第六页，共27页。,（,3,）第一台透射电镜的诞生,1931-1934,年,德国学者鲁斯卡（,E.Ruska),德国学者鲁斯卡等研制成功世界上第一台透射电子显微镜，至,1934,年其分辨率达到了,500,埃。鲁斯卡因为在电镜光学基础研究及以上贡献获得了,1986,年诺贝尔物理奖。,1.透射电镜的发展 及现状,14,第七页，共27页。,（,4,）第一台商品透射电镜的问世,1939,年,西门子公司于,1939,年研制成功世界上第一台商品透射电镜，分辨率优于,100,埃；,1954,年进一步研制成功,Elmiskop I,型透射电镜,，分辨率优于,10,埃。,1.透射电镜的发展 及现状,德国西门子公司总部,15,第八页，共27页。,1.透射电镜的发展 及现状,经过七十多年的发展，今天的透射电镜已是具有高达百万倍放大倍率，,0.10.2nm,分辨本领而且还能对几个纳米的微小区域进行化学分析和晶体结构分析的高放大率、高分辨率的电子光学仪器。它已成为全面揭示物质微观特征的综合性仪器，是现代固体科学研究工作中必不可少的手段。,第九页，共27页。,2.透射电镜及其特点,概念,：透射电镜指利用,电磁透镜,对,穿透样品,的电子信号 进行放大,并把显示,超微结构,的电子图像,直接,成像在荧光屏上的电子显微镜,.,10,特征,:,庞大体积,高精密度,高分辨率,高放大率,DXB2-12,第十页，共27页。,3.,透射电镜的总体结构,电器系统,透,射,电,子,显,微,镜,电子光,学系统,真空系统,控制电路,稳定电路,(,稳压、稳流电路,),高压发生电路,真空抽气系统,真空阀门：气阀、电磁阀,消像散器,电子枪,(,阴极、阳极和栅极,),聚光镜及其光栏,照明系统,成像放大系统,观察记录系统：荧光屏、胶片,物镜,及其光栏,(,初级放大,),中间镜,(,调节倍率,),投影镜,(,末级放大,),样品台：承载移动样品,第十一页，共27页。,3,透射电镜的总体工作原理,图,27,透射电镜示意图,电子枪,发射的电子由,阳极,加速成为高能电子，经过两级,聚光镜,聚焦在样品上，成为,入射电子,；通过,样品,后的透,射电子，由于受样品物质原子的作用，就携带样品的有,关信息；再由,物镜、中间镜,和,投影镜,逐级放大，投射在,荧光板,或胶片上，转化为眼睛能识别的,光信号,供观察。,47,第十二页，共27页。,入射电子束,反射电子,二次电子,弹性散射电子,非弹性散射电子,直接透射电子,吸收电子,图,10,高能电子束与固体样品间的相互作用,当电子束与样品相互作用时，,99%,以上的入射电子能量转化为热能，余下,1%,能量用于产生各类电子信息,3.,透射电镜工作原理,22,1,、电子束与样品的相互作用,第十三页，共27页。,直接透射电子,弹性散射电子,非弹性散射电子,图,14,透射电镜成像电子信息,透射电镜,利用透射电子通过磁透镜原理成像的电镜技术，简称为透射电镜。,Transmittance Electron,Microscopy,TEM,。,4.,透射电镜工作原理,27,2,、透射电镜的电子作用,第十四页，共27页。,照明系统,（,1,）电子枪,电子枪是电镜的电子源。其作用是发射并加速电子，并会聚成交叉点。电子枪由阴极,、,阳极和栅极三部分组成。,55,目前电子显微镜使用的电子源有两类：,热电子源,加热时产生电子，,W,丝，,LaB6,场发射源,在强电场作用下产生电子，场发射电镜,FE,第十五页，共27页。,照明系统,（,1,）电子枪,（,1,）阴极是产生电子的源头。,55,（,2,）栅极使阴极产生的电子书向中心汇集。,（,3,）阳极是对阴极产生的电子加速。,第十六页，共27页。,照明系统,（,1,）电子枪,4,）工作原理,55,在灯丝电源,VF,作用下，电流,IF,流过灯丝阴极，使之发热达,2500,以上时，便可产生自由电子并逸出灯丝表面。加速电压,VA,使阳极表面聚集了密集的正电荷，形成了一个强大的正电场，在这个正电场的作用下自由电子便飞出了电子枪外。,第十七页，共27页。,照明系统,聚光镜的作用是会聚电子枪发射出的电子束，调节照明强度、孔径角和束斑大小。一般采用双聚光镜系统，如图所示。,（,2,）聚光镜,第十八页，共27页。,成像系统,1.,样品台；,2.,物镜组件；,3,.,中间镜；,4.,投影镜。,第十九页，共27页。,观察记录系统,1.,荧光板：中短余辉的绿色高分辨率荧光粉,。,作用：带有样品信息的电子信号打在荧光粉上，激发,荧光粉发光，进而把电子信号转换为人眼能识别,的光信号，便于观察和分析。,2.,图像记录：,相片或电子,图像,CCD,数字传输系统，得到数字图像,用电子感光胶片拍照记录图像，同时记录重要参数。,数字图像系统，可记录、编辑、打印或远程发送图像。,第二十页，共27页。,3.4,真空系统,避免空气分子与高速运动电子发生碰撞；,避免电子枪发生高压放电现象；,高真空有利于延长电子枪灯丝使用寿命；,避免样品表面被污染。,普通透射电镜需要真空度达,1.33,（,10,-2,10,-3,）,Pa,，高压透射电镜所需真空度要求更高。,59,第二十一页，共27页。,透射电镜的主要功能,(1),利用质厚衬度,(,又称吸收衬度,),像,对样品进行一般形貌观察,;,(2),利用高分辨电子显微术可以直接“看”到晶体中子或原子团在特定方向上的结构投影这一特点,确定晶体结构,;,(3),利用衍衬像和高分辨电子显微像技术,观察晶体中存在的结构缺陷,确定缺陷的种类、估算缺陷密度,;,(4),利用电子衍射、微区电子衍射、会聚束电子衍射物等技术对样品进行物相分析,从而,确定材料的物相、晶系,甚至空间群。,第二十二页，共27页。,例,1,：单晶硅与多晶硅,硅是集成电路产业的基础，半导体硅工业产品包括单晶硅、多晶硅、外延片和非晶硅等，其中单晶硅具有完整的点阵晶体结构，不同的方向具有不同的性质，是一种良好的半导材料，其纯度要求达到,99.9999%,以上才能满足各类应用要求。利用高分辨率,透射电镜,可以监测单晶硅是否具有完善的晶体结构。,透射电镜应用,09,第二十三页，共27页。,例,1,：单晶硅与多晶硅,（,a,）单晶硅 （,b,）多晶硅,图：单晶硅与多晶硅的高倍率透射电镜形貌,透射电镜应用,第二十四页，共27页。,例,2,：,“,非典,”,病毒,2003,年春流行的非典型肺炎由,Sars,病毒引起，属管状病毒。在,透射电镜,下，,“,非典,”,病毒呈不规则形状，直径约,60-220 nm,。病毒粒子外包着脂肪膜，膜表面有三种糖蛋白：刺突糖蛋白、小包膜糖蛋白、膜糖蛋白。,透射电镜应用,07,第二十五页，共27页。,例,2,：,“,非典,”,病毒,（,a,）非典型病毒示意图 （,b,）非典型病毒的透射电镜图,图,3,非典型病毒的透射电镜图片,透射电镜应用,06,第二十六页，共27页。,5.透射电镜的发展趋势,今后透射电镜的发展趋势有三个趋势：,27,第一，透射电镜本身硬件的进一步发展,第二，透射电镜所属附件的进一步发展,第三，透射电镜进一步利用计算机科学,第二十七页，共27页。,
展开阅读全文