《材料分析测试技术》透射电子显微镜

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1、透射电子显微镜【教学内容】1.透射电子显微镜的构造与成像原理；2.透射电镜图像的成像过程；3.透射电镜主要性能；4.表面复型技术；【重点掌握内容】1.透射电子显微镜构造；2.表面复型技术；3.复型电子显微镜图像的分析；【教学难点】表面复型技术一.透射电镜的结构原理日本日立公司H－700电子显微镜，配有双倾台，并带有7010扫描附件和EDAX9100能谱。该仪器不但适合于医学、化学、微生物等方面的研究，由于加速电压高，更适合于金属材料、矿物及高分子材料的观察与结构分析，并能配合能谱进行微区成份分析。分辨率：0.34nm加速电压：75KV－200KV放大倍数：25万倍能谱仪：EDAX－91

2、00扫描附件：S7010CM200-FEG场发射枪电镜JEM-2010透射电镜加速电压20KV、40KV、80KV、160KV、200KV可连续设置加速电压晶格分辨率1.4Å点分辨率2.4Å最小电子束直径1nm能量分辨率约1ev倾转角度α=±20度β=±25度加速电压200KVLaB6灯丝点分辨率1.94ÅPhilipsCM12透射电镜CEISS902电镜加速电压20KV、40KV、60KV、80KV、100KV、120KVLaB6或W灯丝晶格分辨率2.04Å点分辨率3.4Å最小电子束直径约2nm；倾转角度α=±20度β=±25度加速电压50KV、80KVW灯丝顶插式样品台能量分辨率1

3、.5ev倾转角度α=±60度EM420透射电子显微镜加速电压20KV、40KV、60KV、80KV、100KV、120KV晶格分辨率2.04Å点分辨率3.4Å最小电子束直径约2nm倾转角度α=±60度β=±30度(一)照明系统组成：由电子枪、聚光镜（1、2级）和相应的平移对中、倾斜调节装置组成。作用：提供一束亮度高、照明孔径角小、平行度高、束斑小、束流稳定的照明源。为满足明场和暗场成像需要，照明束可在20-30范围内倾斜。1.电子枪作用是发射并加速电子，并会聚成交叉点。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热阴极电

4、子源电子枪的结构如右图所示，形成自偏压回路，栅极和阴极之间存在数百伏的电位差。电子束在栅极和阳极间会聚为尺寸为d0的交叉点，通常为几十um。栅极的作用：限制和稳定电流。2.聚光镜从电子枪发射出的电子束，束斑尺寸大，相干性差，平行度差，为此，需进一步会聚成近似平行的照明来，这个任务由聚光镜实现，通常有两级聚光镜来聚焦。如右图。C1—强磁透镜，C2—弱磁透镜，长焦，小α。为了调整束斑大小还在C2聚光镜下装一个聚光镜光阑。通常经二级聚光后可获得Num的电子束斑。为了减小像散，在C2下还要装一个消像散器，以校正磁场成轴对称性的。电子枪还可以倾斜2—30，以实现中心磁场成像。(二)成像系统由物镜

5、、物镜光栏、选区光栏、中间镜（1、2）和投影镜组成。物镜：强励磁短焦透镜（f=1-3mm）,放大倍数100—300倍。作用：形成第一幅放大像物镜光栏：装在物镜背焦面，直径20—120um，无磁金属制成。作用：a.提高像衬度，b.减小孔经角，从而减小像差。C.进行暗场成像选区光栏：装在物镜像平面上，直径20-400um，作用：对样品进行微区衍射分析。中间镜：弱压短透镜，长焦，放大倍数可调节0—20倍作用：a.控制电镜总放大倍数。B.成像/衍射模式选择。投影镜：短焦、强磁透镜，进一步放大中间镜的像。投影镜内孔径较小，使电子束进入投影镜孔径角很小。小孔径角有两个特点：景深大，改变中间镜放大倍

6、数，使总倍数变化大，也不影响图象清晰度。焦深长，放宽对荧光屏和底片平面严格位置要求。注意：有些电镜还装有附加投影镜，用以自动校正磁转角。近代电镜一般都有两个中间镜、两个投影镜。30万倍以上成象时，物镜、两个中间镜和两个投影镜同时起放大作用。低倍时，关掉物镜，第一个中间镜对试样进行第一次成象，这样因为物距加长，加之改变投影镜的电流，总的放大倍数可在一千倍以下。（a）高放大率（b）衍射（c）低放大率物物镜衍射谱一次像中间镜二次像投影镜三次像（荧光屏）选区光阑物镜关闭无光阑中间镜（作物镜用）投影镜第一实像（荧光屏）普查像极低放大率像(三)观察记录系统观察和记录系统包括荧光屏和照相机构。荧光屏

7、涂有在暗室操作条件下，人眼较敏感、发绿光的荧光物质，有利于高放大倍数、低亮度图像的聚集和观察。照相机构是一个装在荧光屏下面，可以自动换片的照相暗盒。胶片是一种对电子束曝光敏感、颗粒度很小的溴化物乳胶底片，为红色盲片，曝光时间很短，一般只需几秒钟。新型电镜均采用电磁快门，与荧光屏联动。有的装有自动曝光装置。现代电镜已开始装有电子数码照相装置，即CCD相机。(四)真空系统为了保证电子在整个通道中只与样品发生相互作用，而不与空气分子碰撞，因此，整个电