第十一章透射电镜.pptVIP

电子可以凭借轴对称的非均匀电场、磁场的力，使其会聚或发散，从而达到成象的目的。 由静电场制成的透镜—— 静电透镜 由磁场制成的透镜 —— 磁透镜 实际电磁透镜中为了增强磁感应强度，通常将线圈置于一个由软磁材料（纯铁或低碳钢）制成的具有内环形间隙的壳子里。 8.1.5与光学显微镜的比较 光学显微镜的分辨率不可能高于200nm，限制因素是光波的波长。 加速电压为100 KV的电子束的波长是.0037nm。最小分辨率应可达0.002nm左右，因此，电子波的波长不是分辨率的限制因素。球差是分辨率的主要限制因素。 透射电镜可以获得很高的放大倍数150万倍。可以获得原子象。 请看下图 透射电镜（TEM）与光镜（LM）的对比 照明光源：LM是用可见光，TEM是用由电子枪发出的电子束做光源。 镜筒：LM的镜筒内部可以是大气，TEM的镜筒内部必须是真空状态。 透镜：LM所用的透镜一般是用固体介质（如玻璃）制成，TEM的电子透镜是由特殊形状的电场或磁场构成。 观察：LM的图像可以直接用肉眼观察，图像的结构层次可以是彩色显示，而TEM的电子图像的结构层次只能以灰度（黑白）对比显示，不能直接以是彩色显示。 1）分辨率 式中：A——常数；?——照明电子束波长；Cs——透镜球差系数。 ?r0的典型值约为0.25~0.3nm，高分辨条件下，?r0可达约0.15～0.10nm。 图7-7 质厚衬度成像光路图 总放大倍数M总＝M物×M中×M投 物镜成像是分辨率的决定因素 物镜放大倍率，在50-100范围； 中间镜放大倍率，数值在0-20范围； 投影镜放大倍率，数值在100-150范围 总放大倍率在1000-200,000倍内 8.1.7透射电镜（TEM）的成像过程 从加热到高温的钨丝发射电子，在高电压作用下以极快的速度射出，聚光镜将电子聚成很细的电子束，射在试样上；电子束透过试样后进入物镜，由物镜、中间镜成像在投影镜的物平面上，这是中间像；然后再由投影镜将中间像放大，投影到荧光屏上，形成最终像。 8.2 透射电镜主要结构 照明系统 成像放大系统 1）物镜 2）光阑 3）中间镜、投影镜 观察记录系统 真空系统 电器系统 8.2.2成像系统 成像系统： 物镜 中间镜 投影镜 高性能的透射电镜大都采用5级透镜放大，即中间镜和投影镜有两级，分第一中间镜和第二中间镜，第一投影镜和第二投影镜。见图 波长为λ的入射束照射到处于相邻晶面的O、B两原子上，晶面间距为d，在与入射角相等的反射方向上产生散射线,光程差: 8.3TEM的应用 纳米材料的观察 薄膜形貌观察 缺陷结构研究 SrAl2O4纳米材料的水解 MoS2纳米棒 层状结构 位错研究 相界研究 碳纳米管 单壁纳米管 单壁纳米管的截面图 8.2.1 照明系统 电子枪 （1）阴极：又称灯丝，一般是由0.03~0.1毫米的钨丝作成V或Y形状。 （2）阳极：加速从阴极发射出的电子。为了安全，一般都是阳极接地，阴极带有负高压。 （3）控制极：会聚电子束；控制电子束电流大小，调节象的亮度。 阴极、阳极和控制极决定着电子发射的数目及其动能，因此，人们习惯上把它们通称为“电子枪”。 聚光镜： 由于电子之间的斥力和阳极小孔的发散作用，电子束穿过阳极小孔后，又逐渐变粗，射到试样上仍然过大。聚光镜就是为克服这种缺陷加入的，它有增强电子束密度和再一次将发散的电子会聚起来的作用。 阴极（接负高压） 控制极（比阴极 负100~1000伏） 阳极 电子束 聚光镜 试样 照明部分示意图 为了保证真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。 6.2.3 真空系统 作用 　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。 　电源的稳定性是电镜性能好坏的一个极为重要的标志。所以，对供电系统的主要要求是产生高稳定的加速电压和各透镜的激磁电流。 8.2.4 供电系统 8.3 透射电镜中的电子衍射 利用透射电镜进行物相形貌观察仅是一种较为直接的应用，透射电镜还可得到另外一类图像---电子衍射图 图7-11 金蒸发膜的多晶和钢中单晶的电子衍射花样 图中每一斑点都分别代表一个晶面族，不同的电子衍射谱图又反映出不同的物质结构 典型电子衍射图 （a）非晶 （b）单晶 （c）多晶 产生衍射的必要条件 衍射条件式为： 2dsinθ＝nλ