第十章电子显微案例.ppt

强 涛 qiangtao2005@163.com;第一节 电子光学基础;第一节 电子光学基础;1 分辨本领(或分辨率)：显微镜能分辨的样品上两点间的最小距离 1) 人的眼睛能分辨0.1-0.2mm的细节(明视距离：25CM)； 2) 光学显微镜，可观察到细菌大小的物体。 受分辨本领限制，光学显微镜无法揭示更小粒子的显微组织结构。;光学透镜分辨本领——Rayleigh公式  式中：λ是波长，α是透镜孔径半角，n 是物方介质折射率，n·sinα(N·A.)为数值孔径。; 物方介质为空气时，光学透镜的N.A.值小于1，近似地 d0 ≈1/2λ 波长是透镜分辨率大小的决定因素；分辨本领主要取决于照明源波长λ。若用波长最短的可见光(λ=400nm)为照明源，则 d0=200nm 200nm是光学显微镜分辨本领的极限。;2 照明源——电子束 1923年德·布罗意(De Broglie)提出假设：运动的微观粒子(如电子、中子、离子等)与光的性质之间存在着深刻的类似性(即微观粒子的运动服从波粒两象性)。两年后，电子衍射证实该假设，这种运动的微观粒子的波长λ为普朗克常数h 对粒子动量的比值，即 λ=h/mv 电子：m 是质量，kg；v 是运动速度，m·s-1。; 初速度为零的自由电子从零电位达到电位为U(单位：伏)的电场时获得的能量为eU，则 1/2mv2 = eU 电子速度v 远远小于光速c时，其质量m近似等于静止质量m0，得：; 代入常数，电子电荷 e 的单位为库仑， h的单位为J·s，得到：  nm; 加速电压为100kV时，电子束波长约为可见光的十万分之一。电子束作照明源，显微镜的分辨本领要高得多。电磁透镜的孔径半角的典型值为10-2～10-3rad。 加速电压为100kV，孔径半角为10-2rad，则分辨本领为： d0=0.61×3.7×10-3/10-2=0.225nm;Date;3 磁透镜成像(聚焦)原理 通电短线圈构成一个简单的电磁透镜，造成一种轴对称不均匀分布的磁场。穿过线圈的电子在磁场的作用下将作圆锥螺旋近轴运动。一束平行于主轴的入射电子通过电磁透镜时将被聚焦在主轴的某一点。;Date;Date;Date;景深：透镜物平面允许的轴向偏差焦长：透镜像平面允许的轴向偏差;特征X射线;扩展效应 电子束打到样品上会发生散射，扩散范围如同梨状或半球状。入射束能量越大，样品原子序数越小，则电子束作用体积越大。 透射电子——入射束的电子透过样品得到的电子，取决于样品微区的成分、厚度、晶体结构及位向等。;Date;背散射电子——被固体样品中原子反射回来的一部分入射电子，分弹性背散射电子和非弹性背散射电子 二次电子—— 被入射电子轰击出来的样品核外电子，也称为次级电子吸收电子—— 随着与样品发生非弹性散射次数的增多，能量不断降低，最后被样品吸收的入射电子;特征X射线 原子的内层电子受到激发之后，在能级跃迁过程中直接释放的具有特征能量和波长的一种电磁波。;俄歇(Auger)电子 如果原子内层电子能级跃迁过程所释放的能量，仍大于包括空位层在内的邻近或较外层的电子临界电离激发能，则有可能引起原子再一次电离，发射具有特征能量的俄歇电子。;第二节 透射电镜Transmission Electronic Microscope (TEM); 热阴极发射的电子，在阳极加速电压作用下，高速穿过阳极孔，被聚光镜会聚成具有一定直径的束斑照到样品上。具有一定能量的电子束与样品发生作用，产生反映样品微区厚度、晶体结构或位相等多种信息。透过样品的电子束强度，取决于这些信息，经物镜聚焦放大在其平面上形成一幅反映这些信息的透射电子像，经中间镜和投影镜进一步放大，得到三级放大的图像。;项目;二 结构  主要由电子光学系统(镜筒)、电源系统、真空系统和操作控制系统等四部分组成。 镜筒由电子枪、聚光镜、物镜、中间镜和投影镜等组成。; 基于机械稳定性考虑，镜筒一般是直立积木式结构(自上而下)：电子枪，聚光镜、样品室、物镜、中间镜和投影镜，荧光屏和照相装置。;日立公司H800透射电子显微镜(镜筒);高压系统;真空系统;控制系统;观察和记录系统;三