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CONTENTS TEM发展概述 TEM的结构和成像原理 衍射花样分析 为什么要用TEM？ 一 TEM发展概述 1924年，德布罗意计算出电子波的波长。 1926年，布施发现轴对称非均匀磁场能使电子波聚焦。 1932～1933年间，德国的劳尔和鲁斯卡等研制成功世界上第一台TEM 。 1939年，德国的西门子公司生产出分辨本领优于10nm的商品电子显微镜。 TEM发展概述 我国电镜研制起步较迟，1958年在长春中国科学院光学精密机械研究所生产了第一台中型电镜，到1977年生产的TEM分辨率为0.3nm，放大倍率为80万倍。 成像操作 当电子束透过样品后，透射电子带有样品微区结构及形貌信息，呈现出不同强度，经物镜后，在像平面上形成中间像1； 调节中间镜激磁电流，使其物平面和物镜像平面重合，则荧光屏上得一幅放大像。这就是成像操作。 电子衍射操作 电子束穿越样品后，便携带样品结构信息，沿各自方向传播。当某晶面位向满足衍射定律，则在与入射束成2θ角上产生衍射束。 若调节中间镜激磁电流，使中间镜物平面和物镜背焦面重合，则荧光屏上得一幅电子衍射花样，即电子衍射操作。 D 观察记录系统 观察和记录装置：包括荧光屏和照相机构。 1. 荧光屏：常用暗室下人眼较敏感、发绿光的荧光物质来涂制荧光屏。 2. 照相机构 在荧光屏下，放置照相暗盒，可自动换片。照相时，只要把荧光屏向一侧垂直竖起，电子束即可使照相底片曝光。 底片:典型的颗粒乳剂，由大约10%的卤化银颗粒分散在厚度约为25 ?m的明胶层中 3）非晶态物质衍射。 典型的非晶衍射花样 理论准备-----电子衍射原理 电子衍射是以满足（或基本满足）布拉格方程作为产生衍射的必要条件。它与X射线衍射相似。 * * * 透射电子显微镜 -- TEM (Transmission Electron Microscope) 报 告 人： 侍海丽 日 期：2012-05-15 可以实现微区物相分析。 GaP纳米线的形貌及其衍射花样 高的图像分辨率。 不同加速电压下电子束的波长 V(kV) ?(?) 100 0.0370 200 0.0251 300 0.0197 1000 0.0087 纳米金刚石的高分辨图像 获得立体丰富的信息。 三极管的沟道边界的高分辨环形探测器（ADF）图像及能量损失谱 光学显微镜与透射电镜的比较 约10nm厚的薄膜 1mm厚的载玻片 样品 高度真空 空气和玻璃 介质 改变线圈电流或电压 移动透镜 聚焦方法 106× 103× 有效放大倍数 0.2~0.3nm 200nm 分辨本领 利用荧光屏 直接用眼 像的观察 电子光学透镜系统 光学透镜系统 放大成象系统 磁透镜 光学透镜 透镜 电子源(电子枪) 可见光(日光、电灯光) 光源 透射电镜 光学显微镜 比较部分 日本电子公司透射电镜 JEM-2100（HR） 点分辨率：0.23nm 晶格分辨率：0.14nm 加速電圧：80～200kV 倍率：×50～1,500,000 二 TEM的结构和成像原理 透射电镜是以波长极短的电子束作为照明源，用电磁透镜聚焦成像的一种高分辨率、高放大倍数的电子光学仪器。它由电子光学系统、电源与控制系统及真空系统三部分组成。 TEM 电子光学部分 真 空 部 分 电 子 部 分 照明、成象、观察和记录 机械泵、扩散泵、吸附泵、真空测量、显示仪表 高压电源、透镜电源、真空电源、辅助电源、安全系统、总调压变压器 核心 辅助 辅助 * A 电子光学成像系统 照明系统 成像放大 记录观察 样品室 A 照明系统 电子枪 聚光镜 B 样品室 C 成像系统 物镜 (Objective lens) 中间镜 (Intermediate lens) 投影镜 (Projector lens) D 观察和记录系统 照明系统 照明系统由电子枪、聚光镜和电子束平移对中、倾斜调节装置组成。 (1) 电子枪  电子枪是透射电镜的电子源。要求其亮度、发射稳定度和加速电压都要高。最常用的加速电压50~100kV，近来超高电压电镜的加速电压已达数千kV。 目前常用的电子枪是热阴极三极电子枪，如图所示。它由发夹形钨丝阴极、阳极和位于阴、阳极之间且电位比阴极负数百伏的栅极组成。能发射直径小于100μm的电子束斑 电子枪及自偏压回路 (2) 聚光镜 聚光镜大多是磁透镜，其作用是将来自电子枪的电子束会聚到被观察的样品上，并通过它来控制照明强度、照明孔径角和束斑大小。高性能透射电镜都采用双聚光镜系统。这种系统由第一聚光镜(强激磁透镜)和第二聚光镜(弱激磁透镜)组成。 样品室位于照明系统和物镜之间，其作用是安