第7章 纳米表征和纳米制造技术.pptVIP

TEM的构造 照明系统、样品台、物镜系统、放大系统、数据记录系统。 1 照明系统： 电子枪：(提供高照明电流，电流密度和相干性低的电子束）通常用V形钨丝或LaB6热离子发射源或场发射源（高真空用外加电场诱发的电子发射、用于高分辨）。亮度100倍 温度达到2000K以上，发射强度高的稳定的电子，在加速加压的作用下，定向运动，在光阑小孔的控制下，允许一定发散角范围的电子穿过光阑得到未聚焦的电子束。 第七章 纳米表征和纳米制造技术 教学目的：讲授纳米微粒的检测分析技术。 重点内容： 透射电子显微镜、扫描电子显微镜、扫描隧道显微镜（STM）和原子力显微镜、 X光衍射仪。 难点内容： 透射电子显微镜、扫描电子显微镜 熟悉内容: 电子探针、离子探针、俄歇电子谱仪 主要英文词汇 transmission electron miroscope Scanning electron microscope Scanning Tunneling Microscope Atomic Force Microscope 纳米材料表征 morphology (the microstructural or nanostructural architecture); TEM, SEM, STM, AFM crystal structure (the detailed atomic arrangement in the chemical phases contained within the microstructure); XRD chemistry (the elements and possibly molecular groupings present); electronic structure (the nature of the bonding between atoms). 聚光透镜：采用双聚光镜系统，从电子枪射来的电子束在磁场的作用下，会聚于一点，其直径小于几微米。调解线圈电流，可调节电子束斑大小。（铜线圈绕软铁柱，中间打一小孔） 强激磁透镜（第一聚光镜） 束斑缩小率10-50倍 弱激磁透镜（第二聚光镜） 放大率2倍 3 成像系统 物镜—是形成第一副电子图像或衍射花样的透镜，决定成像分辨率的极限。 一般为强激磁短焦距透镜(f=1-3mm)，放大倍数为100-300倍，分辨率可达0.1nm，会聚能力很强，可通过调节电流调节会聚能力。 4 放大系统 由中间镜（弱激磁长焦距透镜，0-20倍）和投影镜（强激磁短焦距透镜）组成。 5 荧光屏：玻璃上涂荧光物质，ZnO，ZnS等，留下样品信息，有纳米颗粒的地方，电子透射少，留下影子。 电压对TEM的影响：电压要稳定，占一半以上的费用。 透射电压：与放大倍数有关。 灯丝电压：图像亮度。 加速电压：会聚点。 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。 人的眼睛不能直接感受电子信息，需要将其转变成眼睛敏感的图像。图像上明、暗(或黑、白)的差异称为图像的衬度，或者称为图像的反差。 不能直接以彩色显示。 由于穿过试样各点后电子波的相位差情况不同，在像平面上电子波发生干涉形成的合成波色不同，形成图像上的衬度。 衬度原理是分析电镜图像的基础。 §7.1.2 扫描电子显微镜SEM：Scanning electron microscope 1935年：德国的Knoll提出了扫描电镜(SEM)的概念; 1942：Zworykin. Hillier, 制成了第一台实验室用的扫描电镜。 1965年第一台商品扫描电镜问世。 二次电子——从距样品表面l00?左右深度范围内激发出来的低能电子。50eV，与原子序数没有明显关系，对表面几何形状敏感。 secondary electrons 背散射电子——从距样品表面0.1—1μm深度范围内散射回来的入射电子，其能量近似入射电子能量。 backscattered electron 1．各大部件作用 [1]电子枪----相似于TEM 场发射枪的光源体积小，能量发散度小，亮度高，使二次电子图象的分辨率由5~6nm提高到1 nm，可从低倍(×25)到高倍（×650,000）连续观察；分析的范围较大，可观察到显微组织的分布趋势，与TEM相比更有代表性。 场发射电子枪在低电压下仍有较高的分辨率，这点在生物医学上十分有用，因工作电压低使生物试样避免了辐射损伤。 [2]透镜作用 不作成像透镜用，将电子枪的束斑逐级聚