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第九章透射电子显微镜第一节透射电子显微镜的结构和成像原理第二节透射电镜的主要性能参数及测定第三节样品的制备

第一节透射电子显微镜的结构和成像原理以波长极端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。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，是TEM的核心，它的光路原理与透射光学显微镜十分相似。其分为三部分：照明系统、成像系统和观察记录系统。（a）（）b

一、照明系统?（1）电子枪?电子枪是TEM的电子源。?常用的是热阴极三极电子枪，由发夹形钨丝阴极、阳极和栅极组成。①阴极，又称灯丝，一般由钨丝作成V或Y形状。②阳极?加速从阴极发射出的电子。?为了操作安全，一般是阳极接地，阴极带有负高压。-50-200kV

一、照明系统?（1）电子枪?电子枪是TEM的电子源。?常用的是热阴极三极电子枪，由发夹形钨丝阴极、阳极和栅极组成。③栅极会聚电子束；控制电子束电流大小，调节像的亮度。电子枪的重要性仅次于物镜。决定像的亮度、图像稳定度和穿透样品的能力。

?在高性能分析性透射电镜中多采用场发射电子枪（FEG），可分为冷阴极FEG和热阴极FEG。?在金属表面加一强电场，金属便面的势垒会变浅，由于隧道效应，金属内部电子将穿过势垒从其表面发射出来，这种现象为场发射。?为使阴极电场集中，将尖端的曲率半径之城小于0.1微米的尖锐形状，这种阴极就称为发射极。场发射电子枪

一、照明系统(2)聚光镜作用：用来会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。一般采用双聚光镜系统。?第一聚光镜为强励磁透镜，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φ1-5μm；?第二聚光镜为弱励磁透镜，适焦时放大倍数为2倍左右，结果在样品平面上可获得φ2-10μm的照明电子束斑。

二、成像系统成像系统由物镜、中间镜和投影镜构成。(1)物镜作用：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。TEM的分辨率主要取决于物镜通常采用强激磁，短焦距的物镜，放大倍数较高，一般为100～300倍，目前高质量物镜分辨率可达0.1nm左右。物镜的分辨率决定于极靴的形状和加工精度。?一般来说，极靴的内孔和上下极靴之间的距离越小，物镜的分辨率越高。?物镜光阑不仅具有减小球差、像散和色差的作用，而且可以提高图像的衬度。极靴:是电机磁极一个独特的结构,由软磁材料（如纯铁）制成的中心穿孔的柱体对称芯子，被称为极靴。用极靴一般是为了获得较好的线性分布。

二、成像系统成像系统由物镜、中间镜和投影镜构成。(2)中间镜?成二次像。?是一个弱励磁的长焦距变倍率透镜，0～20倍可调。?利用中间透镜的可变倍率来控制电镜的总放大倍数。

二、成像系统成像系统由物镜、中间镜和投影镜构成。(3)投影镜?短焦距强磁透镜，最后一级放大像，最终显示到荧光屏上，称为三级放大成像。?具有很大的景深和焦长。

二、成像系统n样品在物镜的物平面上，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，荧光屏在投影镜的像平面上。n物镜和投影镜的放大倍数固定，通过改变中间镜的电流来调节电镜总M。nM越大，成像亮度越低，成像亮度与M成反比。2n高性能TEM大都采用5级透镜放大，中间镜和投影镜有两级。n放大成像操作：中间镜的物平面和物镜的像平面重合，荧光屏上得到放大像。n电子衍射操作：中间镜的物平面和物镜的后焦面重合，得到电子衍射花样。

二、成像系统高倍放大电子衍射

透射电镜外观参见图9-5；透射电镜镜筒结构和真空系统参见图9-6。高性能透射电镜多采用5级(或5级以上)放大成像图9-6JEM-2010F透射电镜a)镜筒剖面图b)真13空系统图9-5CM300透射电镜外观图

三、观察记录系统观察和记录装置包括荧光屏和照相机结构。人眼无法观测电子，TEM中的电子信息通过荧光屏和照相底版转换为可观察图像。

透射电子显微镜的构成高压系统真空系统10-3Pa或10-6Pa

透射电子显微镜的构成控制系统观察和记录系统

代的透射常使慢描CCD相机，CCD数字成像技可将子微像（或子衍射花）接机的示器上，像察和存都方。微工作，整个子置于真空系。新式的子微中子、筒和照相室之都，各部分都可以独抽真空和独放气。

第二节主要部件的结构与工作原理一、样品平移与倾斜装置（样品台）电镜样品小而薄，通常用外径3mm的样品铜网支持，网孔或方或圆，约0.075mm，如图所示：图9-7支撑粉末样品的铜网a)方孔b)圆孔

?样品台作用：承载样品，并使样品能在物镜极靴孔内平移、旋转、倾斜。?目的：选择感兴趣的样品区域或位向进行观察分析。?对样品台的要求：使样品