8 透射电子显微镜结构-2011.pdfVIP

SJB 材料现代分析方法 透射电子显微镜结构 河北工业大学 材料学院 孙继兵 E-mail: hbgdsjb@126.com Tel: 022 2658 2288 J J S S 第一节 绪论 B B 电子显微镜(electron microscope，EM) 一般是指利 用电磁场偏折、聚焦电子及电子与物质作用所产生 散射之原理来研究物质构造及微细结构的精密仪器。 近年来，由于电子光学的理论及应用发展迅速，此 项定义已嫌狭窄。 故重新定义其为：一项利用电子与物质作用所产生 之讯号来鉴定微区域晶体结构(crystal structure， CS) 、微细组织(microstructure，MS) 、化学成份 (chemical composition，CC) 、化学键结(chemical bonding，CB) 和电子分布情况(electronic structure，ES) 的电子光学装置。 河北工业大学材料学院 教师:孙继兵 J J S S B 电子显微术与材料研究 B 电子显微术：用电子光学仪器研究物质组织、结构、成 份的技术称为电子显微术。 众所周知，现代科学技术的迅速发展，要求材料科学工 作者能够及时提供具有良好力学性能的结构材料及具有 各种物理化学性能的功能材料。而材料的性能往往取决 于它的微观结构及成分分布。因此，为了研究新的材料 或改善传统材料，必须以尽可能高的分辨能力观测和分 析材料在制备、加工及使用条件下（包括相变过程中， 外加应力及各种环境因素作用下等）微观结构和微区成 分的变化，并进而揭示材料成分—工艺—微观结构—性 能之间关系的规律，建立和发展材料科学的基本理论。 改炒菜式为合金设计。 河北工业大学材料学院 教师:孙继兵 J J S 二、 发展史 S B B 电子显微镜的发展历史可远溯自1897 年英人J.J. Thomson发 现「电子」; 到了1912年von Laue发现X光衍射现象，经 Brag父子发扬，一举奠定X光的波动性和利用电磁波衍射决 定晶体结构的方法; 1924 年de Broglie 发表质波说;1926 年 Schroedinger及Heisenberg等发展量子力学，树立电子波质 二元论的理论基础。电子既然有波动性，则应该有衍射现象; 1927 年美国Davisson和Germer 以电子衍射实验证实了电子 的波性。 在电子显微镜本身结构方面，最主要的电磁透镜源自J.J. Thomson作阴极射线管实验时观察到电场及磁场可偏折电子 束。后人更进一步发现可藉电磁场聚焦电子，产生放大作用。 电磁场对电子之作用与光学透镜对光波之作用非常相似，因 而发展出电磁透镜。 河北工业大学材料学院 教师:孙继兵 J J S S 发展史 B B 1934年Ruska在实验室制作第一个穿透式电子显微镜transmission electron microscope，TEM)，1938 年，第一部商售电子显微镜问 世。在1940年代，常用的50 至100 keV 之TEM 其分辨率 (resolving power) 约在l0 nm左右，