电子透射显微镜.doc

电子透射显微镜 电子显微技术 透射电子显微镜 一 结构与成像原理 .............................................................. 7 二 成像系统 .......................................................................... 8 三 观察记录系统 ................................................................ 10 四 主要部件的结构与工作原理 ........................................ 10 五 应用 ................................................................................ 12 5.1 复型技术 .................................................................. 12 5.2电子衍射 ................................................................... 13 5.3晶体薄膜衍衬成像分析 ........................................... 16 一 结构与成像原理 透射电子显微镜是以波长极短的，电子束作为照明源， 用电磁透镜聚焦成像的一种高分辨本领，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。电子光学系统通常称镜筒，使透射电镜显微镜 的核心，它的光路原理与透射光学显微镜十分相似。它分为 三部分，即照明系统、成像系统和观察系统。 1.1 照明系统 照明系统由电子枪，聚光镜和相应的平移对中，倾斜调节装置组成。其作用是提供一束高亮度，照明孔径小，平行度好，流速稳定的照明源。为满足明场和暗场成像需要，照明束可在2?~ 3?范围内倾斜。 1.1.1 电子枪 电子枪是透射电子显微镜的电子源。常用的是热阴极三极电子枪，它由发夹性钨丝阴极，栅极帽和阳极组成。 钨丝的作用是产生电子。而灯丝和栅极帽则可形成加速电场获得一定λ值的电子束。 1.1.2 聚光镜 聚光镜用来汇聚电子枪射出的电子束，以最小的损失照明样品，调节照明强度，孔径角和束斑大小。一般都采用双聚光镜系统。第一聚光镜是强激磁透镜。束斑缩小率为10~50倍左右，将电子枪第一交叉点束斑缩小为1~5μm;第二聚光镜是弱激磁透镜，适焦时放大倍数为两倍左右。 二 成像系统 成像系统主要是由物镜，中间镜和投影镜组成。 2.1 物镜 物镜是用来形成第一幅高分辨率电子显微图像或电子衍射花样的透镜。 透射电子显微镜分辨本领的高低主要取决于物镜。因为物镜的任何缺陷都将被成像系统中其它透镜进一步放大，所以通常采用强激磁，短焦距的物镜，像差小。 物镜是一个强激磁短焦距的透镜(f =1~3 mm)，它的放大倍数较高，一般为100~300倍。目前，高质量的物镜其分辨率可达0.1nm左右。 物镜的分辨率主要取决于极靴的形状和加工精度。一般说来，极靴的内在和上下极靴之间的距离越小，物镜的分辨率越高。在物镜的后焦面上安放一个物镜光阑不仅可以减小球差，像散和色差，而且可以提高图像的衬度。 在用电子显微镜进行图像分析时，物距总是固定不变的，因此主要是改变焦距和像距来满足成像条件。 2.2 中间镜 中间镜是一个弱激磁的长焦距变倍透镜，可在0~20倍范围调节。当放大倍数大于1时，用来进一步放大物镜像;当放大倍数小于1时，用来缩小物镜像。 在电镜操作过程中，主要是利用中间镜的可变倍率来控制电镜的总放大倍数。如果它的物平面和物镜的像平面重合，则在荧光屏上得到一幅放大像，这就是电子显微镜的成像操作。如果中间镜的物平面和物镜的背焦面重合，则在荧光屏上得到一幅电子衍射花样，这就是透射电子显微镜的电子衍射操作。 2.3 投影镜 投影镜的作用是把经中间镜放大(或缩小)的像(或电子衍射花样)进一步放大，并投影到荧光屏上，它是一个短焦距的强磁透镜。投影镜的激磁电流是固定的，因为成像电 -5子束进入投影镜时孔径角很小(10rad)因此它的景深和焦距都非常大。 三 观察记录系统 观察和记录装置包括荧光屏和照相机构，在荧光屏下面放置一个可以自动换片的照相暗盒。照相时只要把荧光屏掀往一侧垂直竖起，电子束即可使照相底片曝光。 通常采用在暗室操作情况下人眼较敏感的，发绿光的荧光物质来涂制荧光屏。这样有利于高放大倍数，低亮度图像的聚焦和观察。电子感光片是一种对电子束曝光敏感