第8章电子显微分析透射电镜.pptx

第三章.透射电子显微镜结构和工作原理;3.1 电镜的主要结构和工作原理 3.2 电镜的照明系统 电子枪、聚光镜、垂直照明和倾斜照明 3.3 成像系统 （1）物镜、中间镜和投影镜 （2）聚光镜光阑、物镜光阑、选区光阑 （3）中放大倍数成像和低放大倍数成像 3.4 图象观察和记录系统 3.5 样品台 3.6 真空和供电系统 3.7 分辨率和放大倍数标定;透射电子显微镜（TEM）类型 按照工作方式的类型： 高分辨电镜（HRTEM） 透射扫描电镜（STEM） 分析型电镜（AEM）等 按照入射电子束（照明束）也有两种： 平行束：透射电镜成像及衍射 会聚束：扫描透射电镜成像、微分析及微衍射;TEM的主要发展方向： 高电压：增加电子穿透试样的能力，可观察较厚、较具代表性的试样、增加分辨率等，目前已有数部 2-3 MeV 的TEM在使用中。 高分辨率：最佳解像能力为点与点间0.18 nm、线与线间0.14nm。美国於1983年成立国家电子显微镜中心，其中1000 keV之原子分辨电子显微镜, 其点与点间之分辨率达0. 17nm，可直接观察晶体中的原子。 ;多功能分析装置：如附加电子能量分析仪 (electron analyzer，EA) 可鉴定微区域的化学组成。 场发射电子光源: 具高亮度及契合性，电子束可小至1 nm。除适用於微区域成份分析外，更有潜力发展三度空间全像术(holography)。;光学显微镜和透射电镜光路图比较：;3.1 电镜的主要结构和工作原理;照明系统的组成： 电子枪、聚光镜、平移对中及倾斜装置 照明系统的作用： 为成像系统提供一束亮度高、相干性好的照明光源 为满足暗场成像的需要电子束可在2o ?3o范围内倾斜 需满足： 能够提供足够数目的电子 电子发射区域要小 电子速度要大 ;电子枪;热阴极电子源电子枪的结构 ;阴极（灯丝）： 用0.03~0.1mm的钨丝做成V或Y形状 在真空中通电加热，当温度高达2400?C（约1安培电流）,钨丝表面电子获得大于逸出功的能量，开始发射 阳极： 加速从阴极发射出来的电子，以获得所须的足够大的动能 阳极板放在阴极的下方，阳极板的中心小孔对准钨丝的尖端 一般是阳极接地，阴极带有负高压 ;阳极板存在的问题： 如过分缩小阳极小孔，穿过小???的电子数减少，降低图象亮度 阳极对电子束不起会聚作用 控制极（栅极）： 放置在阴极与阳极之间，依靠比阴极更负的电位，使电子束强烈的会聚，从而抵消阳极板小孔的发散作用，使电子束以细束状由阳极板小孔穿行而过;作用：用于会聚电子枪射出的电子束，有： 单聚光镜照明系统 双聚光镜照明系统;第一聚光镜 ：强激磁透镜、短焦距 作用：缩小从电子枪来的束径，1微米或更小 第二聚光镜： 弱激磁透镜、长焦距 作用：将第一聚光镜汇聚的电子束放大约两倍 投射到试样上 消像散器: 为了减小像散，在第二聚光镜下，以校正磁场成轴对称性 ; 垂直照明：照明电子束轴线和成像系统轴线重合（适用于明场像） 倾斜照明：照明电子束轴线和成像系统轴线成一定的夹角（一般是2°~3°适用于暗场像） 具体操作：电磁偏转器调节 ;3.3 成像系统;物 镜;弱激磁长焦距变倍透镜，可在 0~20倍范围调节 中间镜作用: 控制电镜总放大倍数 成像/衍射模式选择;强激磁、短焦距 将来自中间镜的像进一步放大并透射到荧光屏或照相底片上 ;试样处在物镜的物平面上 物镜的像平面是中间镜的物平面 中间镜的像平面是投影镜的物平面 投影镜的像平面是荧光屏 总放大倍数M总=M物M中M投;晶体对于电子束是三维光栅 物变换到衍射：平行的电子束遭到物的散射而分裂成各级衍射束经物镜聚焦在后焦面产生衍射振幅极大值 衍射变换到物：各级衍射束经过干涉（二次衍射）重新在像平面上会聚成诸像点（放大的像）;;位置：处在物镜的像平面上，直径20-400um， 大小：光阑孔的大小和形状可以调节，以达到限制和选择所需的视场，进行选区衍射，不用时也可退出视场。 作用：如果没有插入选区光阑，在满屏条件下，衍射谱将包含有从试样整个照明区域所得到的电子束，这样形成的衍射谱通常是无用的。此外透射电子束太强，容易损坏荧屏。; 若减小照明束斑尺寸，调节聚光镜电流使电子束会聚在试样表面局部区域。得到的衍射花样称为会聚束电子衍射花样，但会聚电子束会破坏电子束的空间相干性，不能得到细小尖锐的衍射斑点。 使用光阑：如果要用近乎平行的电子束得到衍射斑点，则用一个光阑选择特定试样区域的电子束：选区衍射。 ;限制照明的孔径角 通常插在第 二聚光镜下面 光阑孔径约20~400微米;目的：为了减小物镜的球差 作用：为缩小物镜孔径角 位置：在物镜极靴进口表面;