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 PAGE \* MERGEFORMAT 9 XINYU UNIVERSITY 成 绩批阅老师 材料分析方法 作业题目 透射电子显微镜 二级学院 新能源科学与工程学院 专 业 材料物理 班 级 13材料物理 学 号 1303210012 学生姓名 蒲敏胜 授课教师 肖宗湖 透射电子显微镜 摘要 透射电子显微镜在成像原理上与光学显微镜类似。它们的根本不同点在于光学显微镜以可见光作照明束，透射电子显微镜则以电子为照明束。在光学显微镜中将可见光聚焦成像的玻璃透镜，在电子显微镜中相应的为磁透镜。由于电子波长极短，同时与物质作用遵从布拉格(Bragg)方程，产生衍射现象，使得透射电镜自身在具有高的像分辨本领的同时兼有结构分析的功能。 关键词：第一聚光镜；第二聚光镜；聚光镜阑；物镜光阑；选择区光阑； 1 透射电子显微镜的定义/组成 1.1定义 在一个高真空系统中，由电子枪发射电子束，穿过被研究的样品，经电子透镜聚焦放大，在荧光屏上显示出高度放大的物像，还可作摄片记录的一类最常见的电子显微镜称为透射电子显微镜。[1] 1.2组成 透射电子显微镜由照明系统、成像系统、记录系统、真空系统和电器系统组成。 2 透射电子显微镜的照明系统 照明系统的作用是提供亮度高、相干性好、束流稳定的照明电子束。它主要由发射并使电子加速的电子枪和会聚电子束的聚光镜组成。 电子显微镜使用的电子源有两类：一类为热电子源，即在加热时产生电子；另一类为场发射源，即在强电场作用下产生电子。为了控制由电子源产生的电子束，并将其导人照明系统，须将电子源安装在称为电子枪的特定装置内。对热电子源和场发射源，电子枪的设计不同。 样品上需要照明的区域大小与放大倍数有关。放大倍数愈高，照明区域愈小，相应地要求以更细的电子束照明样品。由电子枪直接发射出的电子束的束斑尺寸较大，相干性也较差。为了更有效地利用这些电子，获得亮度高、相干性好的照??电子束以满足透射电镜在不同放大倍数下的需要，由电子枪发射出来的电子束还需要进一步会聚，提供束斑尺寸不同、近似平行的照明束。这个任务通常由两个被叫做聚光镜的电磁透镜完成。第一聚光镜通常保持不变，其作用是将电子枪的交叉点成一缩小的像，使其尺寸缩小一个数量级以上。照明电子束的束斑尺寸及相干性的调整是通过改变第二聚光镜的激磁电流和第二聚光镜光栏孔径实现的。为获得尽可能平行的电子束，通常要适当地减弱第二聚光镜的激磁电流。例如拍摄衍射谱时，总是要适当减弱第二聚光镜的激磁电流，以使衍射斑更为明锐。采用小孔径聚光镜光栏，可降低电子束的会聚角度，即增强其相干性或平行度，但同时却使得电子束流减小，图像亮度降低。通过第一聚光镜、第二聚光镜可获得直径几个肿的近似平行电子束，相应的放大倍数范围为几千至十万倍。 此外，在照明系统中还安装有束倾斜装置，可以很方便地使电子束在2～3度的范围内倾斜，以便以某些特定的倾斜角度照明样品例如以后将要提到的中心暗场成像时要将照明束倾斜，使一个特定的衍射束平行于光轴。 3 成像系统 透射电子显微镜的成像系统由物镜、中间镜和投影镜组成。成像系统的两个基本操作是将衍射花样或图像投影到荧光屏上。 照明系统提供了一束相干性很好的照明电子束，这些电子穿越样品后便携带样品的结构信息，沿各自不同的方向传播。物镜将来自样品不同部位、传播方向相同的电子在其背焦面上会聚为一个斑点，沿不同方向传播的电子相应地形成不同的斑点，其中散射角为零的直射束被会聚于物镜的焦点，形成中心斑点。这样，在物镜的背焦面上便形成了衍射花样。而在物镜的像平面上，这些电子束重新组合相干成像。通过调整中间镜的透镜电流，使中间镜的物平面与物镜的背焦面重合，可在荧光屏上得到衍射花样。若使中间镜的物平面与物镜的像平面重合则得到显微像。通过两个中间镜相互配合，可实现在较大范围内调整相机长度和放大倍数。 由衍射状态变换到成像状态，是通过改变中间镜的激磁强度实现的。在这个过程中，物镜和投影镜的焦距不变，中间镜以上的光路保持恒定。通常为了便于图像聚焦，物镜的焦距只需在很小的范围内变化。 从上述成像原理可以看出，物镜提供了第一幅衍射花样和第一幅显微像。物镜所产生的任何缺陷都将被随后的中间镜和投影镜接力放大。可见，透射电