投射电镜的原理及应用
1. 什么是投射电镜？
投射电镜是一种将图像放大并投射到屏幕或墙壁上的设备。它使用透镜和反射
镜等光学元件来放大图像，并通过光源将图像投射出来。
2. 投射电镜的工作原理
投射电镜主要由以下几个组成部分构成： - 光源：通常是一种高亮度的灯泡，
用来提供光源。 - 反射镜：反射镜用来反射光线，并将其聚焦到特定的位置。 - 透镜：透镜用来放大图像，并将其焦距调整到适当的位置。 - 显示面板：显示面板用
来接收光源反射后的图像，并将其投射出来。
当投射电镜工作时，光源首先发出光线，然后通过反射镜的反射，在经过透镜
的放大作用下，将图像聚焦在显示面板上。显示面板接收到光线后，通过反射或透过的方式将图像投射出来，形成放大且清晰的图像。
3. 投射电镜的应用
投射电镜在多个领域有广泛的应用，以下列举了几种主要的应用场景：
3.1 教育领域
投射电镜在教育领域中得到广泛应用。教师可以使用投射电镜将课件、教学视
频等内容投射到大屏幕上，使得学生更容易观看，并提高教学效果。此外，投射电镜还可以用于展示实验、示范等内容，为学生提供更直观的学习体验。
3.2 商业展示
投射电镜也广泛应用于商业展示中。在产品展示、宣传活动等场合中，投射电
镜可以将产品、广告等内容放大并投射到大屏幕上，以吸引观众的注意力，并提供更生动、震撼的展示效果。
3.3 影视放映
投射电镜在影视行业中应用广泛。在电影院、演播厅等场所中，投射电镜能够
将电影、电视节目等放大并投射到大银幕上，营造更好的视听效果，提升观影体验。
3.4 商务会议
在商务会议中，投射电镜可以用来投射PPT演示、数据报告等内容，使参会者更好地了解演示内容，并提供更直观的数据展示。
3.5 家庭娱乐
投射电镜在家庭娱乐中也有很多应用。家庭影院系统通常包括一个投射电镜，用来将电影、电视节目等内容投射到墙壁或屏幕上进行观看。此外，投射电镜还可以用来玩游戏，提供更大、更清晰的游戏画面。
4. 总结
投射电镜通过利用光学原理，将图像放大并投射到屏幕或墙壁上，具有广泛的应用价值。它在教育、商业、影视、商务会议和家庭娱乐等领域都发挥着重要的作用。随着技术的不断进步，投射电镜的性能和功能也在不断提升，为我们提供更好的观影、学习和展示体验。
扫描、透射电镜在材料科学中的应用 摘要：在科学技术快速发展的今天，人们不断需要从更高的微观层次观察、认识周围的物质世界，电子显微镜的发明解决了这个问题。电子显微镜可分为扫描电了显微镜简称扫描电镜(SEM)和透射电子显微镜简称透射电镜(TEM)两大类。本文主要介绍扫描、透射电镜工作原理、结构特点及其发展，阐述了其在材料科学领域中的应用。 1扫描电镜的工作原理 扫描电子显微镜的制造依据是电子与物质的相互作用。扫描电镜从原理上讲就是利用聚焦得非常细的高能电子束在试样上扫描，激发出各种物理信息。通过对这些信息的接受、放大和显示成像，获得测试试样表面形貌的观察。 电子束和固体样品表面作用时的物理现象：当一束极细的高能入射电子轰击扫描样品表面时，被激发的区域将产生二次电子、俄歇电子、特征X射线和连续谱X射线、背散射电子、透射电子，以及在可见、紫外、红外光区域产生的电磁辐射。同时可产生电子-空穴对、晶格振动（声子)、电子振荡（等离子体）。 由电子枪发射的电子，以其交叉斑作为电子源，经二级聚光镜及物镜的缩小形成能谱仪可以获得且具有一定能量、一定束流强度和束斑直径的微细电子束，在扫描线圈驱动下，于试样表面作栅网式扫描。聚焦电子束与试样相互作，产生二次电子发射（以及其它物理信号）。二次电子信号被探测器收集转换成电讯号，经视频放大后输入到显像管栅极，调制与入射电子束同步扫描的显像管亮度，则可以得到反映试样表面形貌的二次电子像[1]。 2扫描电镜的构成 主要包括以下几个部分： 1.电子枪——产生和加速电子。由灯丝系统和加速管两部分组成 2.照明系统——聚集电子使之成为一定强度的电子束。由两级聚光镜组合而成。 3.样品室——样品台，交换，倾斜和移动样品的装置。 4.成像系统——像的形成和放大。由物镜、中间镜和投影镜组成的三级放大系统。调节物镜电流可改变样品成像的离焦量。调节中间镜电流可以改变整个系统的放大倍数。 5.观察室——观察像的空间，由荧光屏组成。 6.照相室——记录像的地方。 7.除了上述的电子光学部分外，还有电气系统和真空系统。提供电镜的各种电压、电流及完成控制功能。
透射电镜的基本功能 透射电镜是一种非常重要的电子显微镜，广泛应用于材料科学、生物学和化学等领域。它可以通过控制电子束的路径和能量，产生高分辨率的影像，从而帮助我们研究物质的微观结构和性质。本文将介绍透射电镜的基本功能，包括成像、衍射和能谱分析等方面。 一、透射电镜的成像功能 透射电镜的主要功能是成像，它可以产生高分辨率的样品图像，从而帮助我们观察和研究样品的微观结构和形态。透射电镜的成像原理是利用电子束与样品相互作用的效应，通过收集和处理电子束的散射和透射信号，生成图像。 透射电镜的成像原理可以用透射电子显微镜的简化模型来说明。透射电子显微镜由电子枪、透射样品和投影屏三部分组成。电子枪产生高能的电子束，经过准直器和聚焦器的调节，使电子束聚焦到样品表面。样品对电子束的散射和透射会产生不同的信号，这些信号通过投影屏被收集和记录。 透射电镜的成像分为两种模式：直接成像和倒置成像。在直接成像模式下，样品图像与样品本身的方向一致。在倒置成像模式下，样品图像与样品本身的方向相反。这是因为在透射电镜中，电子束与样品的相互作用是非常复杂的，包括电子的散射、透射和吸收等过程，从而导致图像的倒置。 透射电镜的成像分辨率取决于电子束的能量和样品的性质。一般来说，电子束的能量越高，成像分辨率越高。但是，高能电子束也会
引起样品的损伤和辐射损伤，因此需要适当调节电子束的能量和强度。此外，样品的结构和厚度也会影响成像分辨率，因为电子束在样品中的传播和散射会受到样品的影响。 二、透射电镜的衍射功能 透射电镜的衍射功能是指利用电子束与样品相互作用的效应，产生衍射信号，从而研究样品的晶体结构和晶格参数。透射电镜的衍射原理与X射线衍射类似，都是利用波粒二象性和布拉格定律来解释。 透射电镜的衍射模式包括电子衍射和选区电子衍射两种。其中，电子衍射是指在整个样品上均匀照射电子束，观察电子衍射的强度和位置，从而确定样品的晶体结构和晶格参数。选区电子衍射是指在样品上选定一个小区域，只在该区域内照射电子束，观察电子衍射的强度和位置，从而确定该区域的晶体结构和晶格参数。 透射电镜的衍射模式可以通过透射电子衍射仪来实现。透射电子衍射仪由电子枪、样品台和检测器三部分组成。电子枪产生高能的电子束，经过准直器和聚焦器的调节，使电子束聚焦到样品表面。样品对电子束的散射和透射会产生不同的信号，这些信号通过检测器被收集和记录。 透射电镜的衍射分辨率取决于电子束的能量和样品的性质。一般来说，电子束的能量越高，衍射分辨率越高。但是，高能电子束也会引起样品的损伤和辐射损伤，因此需要适当调节电子束的能量和强度。此外，样品的晶体结构和晶格参数也会影响衍射分辨率，因为电子束在样品中的传播和散射会受到样品的影响。
透射电子显微镜的原理及应用 摘要：透射电子显微镜是研究微观组织结构的有力工具，具备高分辨率和直 观性，在材料、医学、生物、化学、物理等领域发挥着重要的作用。本文介绍了 透射电子显微镜的原理、结构和样品制备原理，综述了透射电子显微镜在陶瓷、 水泥、生物学科和地理科学研究等一些方面的应用，并对透射电子显微镜的应用 前景做出了展望。 关键词：透射电子显微镜；结构；原理；应用 1透射电子显微镜的原理和结构 1.1透射电子显微镜的工作原理和特点 透射电子显微镜是一种高分辨率、高放大率的电子光学仪器，它运用波长很 短的电子束作为照明光源，通过电子透镜对图像进行聚焦，主要由电子光学系统、电源系统和真空系统三部分组成。透射电子显微镜的电子光学系统通常由电子透 镜（如电子枪、聚光镜、物镜、中间透镜和投影透镜等）、样品室和荧光屏组成。透射电子显微镜通常使用热阴极电子枪来捕获电子束并将其用作照明源。从热阴 极发射的电子，在阴极加速电压的作用下，高速通过阳极孔，并通过聚光镜聚合 成一定直径的束斑照射到样品上。如此，具有一定能量的电子束作用于样品，并 产生反映样品微区的厚度、平均原子序数、晶体结构或位向的差异的各种信息。 根据这些信息，通过样品的电子束的强度被物镜聚焦放大，形成一幅透射电子图像，反映其平面上的信息，经过中间镜和投影镜进一步放大，最终的电子图像可 以在屏幕上以三倍放大的方式获得，并记录在电子感光板或胶卷上。 高分辨率是透射电子显微镜的一个突出特点，目前世界上最先进的透射电子 显微镜的分辨率已经优于0.2 nm,可用来直接观察重金属原子像。 1.2透射电子显微镜的结构及作用原理
透射电子显微镜就总体来说可分为电子光学系统(镜筒)电源系统、真空系统和操作控制系统等四部分。电源系统、真空系统和操作系统都是辅助系统。电源系统包括电子枪高压电源、透镜电源和控制线路电源等。真空系统用来维护镜筒以上,以保证电子枪电极之间的绝缘,防止镜筒内气体分子碰撞导致成像电子的运动轨迹发生变化,减少样品污染等。 因为考虑到机械稳定性，透射电子显微镜的镜筒一般会采用直立积木式结构,顶部是电子枪,接着是聚光镜、样品室﹑物镜、中间镜和投影镜,最下部是荧光屏和照相装置。我们通常会将镜筒三个系统：照明、成像和图像观察和记录系统。电子枪、聚光镜属于照明系统,样品室、物镜、中间镜和投影镜属于成像系统,荧光屏和照相装置属于图像观察和记录系统。 2透射电子显微镜的应用 2.1透射电子显微镜在陶瓷方面的应用 黏土是陶瓷工业的重要原料，原料的组成和特性是影响陶瓷产品质量非常重要的内在因素。因此，在陶瓷工业方面，黏土矿物的形态和结晶习性的研究起着重要的作用。但是，黏土矿物颗粒非常细小，一般会小于2μm。用光学显微镜不能够清楚地观察到它们的形态和结晶习性，用X射线衍射和电子衍射也难以得到令人满意的结果。透射电子显微镜被认为是这一领域合适的研究工具。借助透射电子显微镜，人们对黏土矿物进行了形态研究，得出了所测矿物颗粒的立体形态及结晶程度等形态学概念。研究结果表明，黏土原料的工艺性质不仅取决于其化学组成，而且还与其矿物组成和颗粒组成有着密切的关系。例如江苏祖堂山泥主要是蒙脱石矿物，其黏性强，成型水分和液限值特别高，收缩大，在室温下阴干会开裂。这些特点和它的矿物类型及细颗粒含量较多是有很大的关系的。四川叙永土是软质黏土，因其有管状与杆状结构,所以它的可塑性指数很高，干燥及烧 成收缩大，容易变形开裂。它的Al2O3含量高,杂质少,1300℃尚不能烧结。此外,不同产物的黏土因为不同的地质形成条件、不同的结晶程度和不同的矿物形态而表现出不同的工艺性能。以苏州高岭土为例，它是一种具有外部形状为杆状结构的高岭石，因此具有塑性低、干燥孔隙率高、干燥强度低、烧成收缩大、浆料流动时水分含量高、触变性强等特点。陕西上店土是二次沉积的硬质黏土，由于水
tem透射电镜原理 TEM透射电镜是一种高分辨率的显微镜，它可以用来观察物质的微观 结构。TEM透射电镜的原理基于电子的波动性和衍射现象，通过将电 子束穿过样品并记录其散射模式来获得样品内部的信息。下面将详细 介绍TEM透射电镜的原理。 一、电子束的发生和聚焦 TEM透射电镜中使用加速器产生高速电子，这些电子被聚焦成一个极 小的束，并通过一个准直器进入样品。准直器通常由多个金属环组成，它们可以控制聚焦和准直度。在穿过样品之前，电子束必须经过一系 列光学元件进行聚焦。 二、样品制备 在进行TEM透射电镜观察之前，样品必须进行特殊制备以确保其具有足够的薄度和透明度。通常采用切片技术来制备样品，将样品切成非 常薄的片（通常在10-100纳米范围内），然后使用特殊技术将其支 撑在网格上。 三、衍射
当电子束穿过样品时，它们与样品中的原子发生相互作用，导致电子 束的散射。这些散射电子会在样品中产生衍射图案，这个图案可以被 记录下来并用于确定样品内部的结构。 四、透射 除了散射，一部分电子束也会穿过样品并达到检测器。这些透射电子 可以提供有关样品内部结构的信息，并且通常用于获得高分辨率图像。 五、成像 TEM透射电镜使用成像技术来捕捉衍射和透射电子的信号，并将其转 换为图像。通常使用荧光屏或CCD相机来记录图像。由于TEM透射 电镜具有非常高的分辨率，因此可以获得非常详细的图像，甚至可以 观察到单个原子。 六、应用 TEM透射电镜广泛应用于材料科学、纳米技术、生物学和化学等领域。它可以帮助科学家们研究材料和生物体系的微观结构，并且在新材料 开发和药物研究方面具有重要作用。
透射电镜的成像特点及应用 透射电镜是一种能够通过物质内部的电子束传输信息的仪器。它利用电磁透镜来聚焦电子束，将其投射到待观察样品上，然后通过收集样品透射的电子来形成图像。透射电镜的成像特点及其应用如下： 1. 高分辨率：透射电镜的分辨率通常可以达到亚埃（10-4毫米）甚至更高水平。与光学显微镜相比，透射电镜可以显示出更细小的细节，使得我们能够观察到更微观的组织结构和物质的粒子。 2. 高放大倍率：由于透射电镜的高分辨率，它能够实现非常高的放大倍率，通常可以达到100万倍以上。这使得我们能够更深入地研究和观察样品的微观结构和形态。 3. 内部结构观察：透射电镜可以穿透物质的表面，观察并分析样品内部的结构。这种能力对于研究材料科学、生物学和纳米技术等领域非常重要，因为只有透过表面，我们才能真正观察到物质的内部组织和结构。 4. 原子级分辨率：透射电镜能够提供原子级甚至亚原子级的分辨率，使得我们能够观察到原子之间的相互作用、晶格缺陷以及纳米材料等微观结构。这对于研究物质性质、材料物理和材料化学具有重要意义。 5. 惰性观察：透射电镜可以在真空或惰性气体环境中工作，从而避免了电子束
与空气中的气体分子发生相互作用，保持样品的原始性质。这对于观察和研究空气中不稳定的物质或易受氧化的物质非常重要。 透射电镜的应用范围非常广泛，以下是一些典型的应用领域： 1. 材料科学：透射电镜可以观察和研究材料的晶体结构、相互作用和缺陷等特性。它在材料科学领域的应用包括纳米材料研究、金属合金的结构分析、材料的电子结构分析等。 2. 生物学：透射电镜在生物学研究中广泛用于观察和分析生物细胞、组织和病毒等的结构和形态。它可以帮助我们研究细胞的超微结构、蛋白质的空间结构、细胞分裂过程等。 3. 纳米技术：透射电镜对于纳米技术的研究和应用至关重要。它可以观察和研究纳米材料的结构、性质和相互作用，从而帮助我们设计和制造具有特殊性能的纳米材料和纳米器件。 4. 矿物学和地球科学：透射电镜在矿物学和地球科学中有着广泛的应用。它可以帮助我们了解地球内部物质的性质、成分和演化过程，研究和分析矿物的晶体结构和物理化学性质。 5. 材料性能研究：透射电镜可以用于研究材料的电子结构、电子行为和热力学
透射电镜的原理及应用摘要 一、透射电镜的原理 透射电镜是一种重要的电子显微镜技术，它能够利用电子束的透射性质来观察 材料的微观结构和原子级别的细节。透射电镜的工作原理基于电子的波粒二象性，其光学系统类似于光学显微镜。透射电镜主要由电子源、准直系统、投射系统和探测系统等几个主要部分组成。 在透射电镜中，电子源产生的电子束通过准直系统准直后，进入投射系统。投 射系统中的透镜通过对电子束的聚焦和投射，使其经过待观察的样品。样品会对电子束进行散射和吸收，形成投射电子束的衍射图样。这些衍射图样经过探测系统的收集和处理后，可以得到材料的结构和成分信息。 二、透射电镜的应用 1. 材料科学研究 透射电镜在材料科学研究中发挥着重要作用。通过透射电镜可以观察到材料的 晶体结构、晶界、原子排列等微观细节。借助透射电镜的高分辨率和高灵敏度，科学家们可以研究材料的相变行为、晶体生长机制、缺陷结构等，从而深入了解材料的性质和性能，并为材料的合成和改性提供科学依据。 2. 纳米技术研究 透射电镜在纳米技术研究中也有广泛应用。纳米材料具有独特的物理和化学性质，常常表现出与大尺度材料截然不同的行为。透射电镜可以观察到纳米尺度下的材料结构和表面形态，可以直接了解纳米材料的大小、形状、分布和相界面等特征。通过透射电镜的研究，可以揭示纳米尺度下的材料行为和性能，为纳米技术的应用提供重要支持。 3. 生物医学研究 透射电镜在生物医学研究中也有广泛的应用。生物组织和细胞结构复杂多变， 透射电镜可以提供高分辨率的图像，帮助科学家们观察和研究生物样品的超微结构。透射电镜可以用于观察生物细胞、细胞器和细胞核的内部结构，并进一步研究其功能和机制。这些研究对于理解生物学过程、疾病诊断和治疗等具有重要意义。 三、总结 透射电镜是一种强大的科学工具，它通过对电子束的透射和探测，帮助科学家 们观察和研究材料的微观结构和原子级别的细节。透射电镜在材料科学、纳米技术
透射电镜用途及应用范围 透射电镜（Transmission Electron Microscope，TEM）是一种非常重要的高分辨率显微镜，利用电子束通过样品并在光学系统下进行放大，可以实现对物质的高分辨率成像与分析。透射电镜在材料科学、生物学、医学、纳米技术等领域有着广泛且重要的应用。 首先，透射电镜在材料科学领域有着广泛的应用。它可以对材料的微观结构进行观察和分析，例如：晶体结构、晶粒大小和形貌，材料的相变、晶界、缺陷等。同时，透射电镜可以通过选区电子衍射（Selected Area Electron Diffraction，SAED）技术来确定材料的晶体结构以及取向关系，提供有关晶体结构的重要信息。此外，透射电镜还可以用于研究材料的化学成分和分布情况，通过能量色散X射线谱仪（EDX）可以提供元素成分的定量和定性分析。 其次，在生物学和医学领域，透射电镜被广泛应用于细胞和组织的观察。透射电镜可以对细胞和器官的超微结构进行高分辨率成像，例如：细胞器、细胞膜结构和核酸蛋白质复合物等。透射电镜能够提供有关细胞内部组织、结构和功能的详细信息，对于研究传染病病毒等微生物，以及细胞分裂、细胞凋亡等生物学现象有着重要的作用。同时，透射电镜还在医学领域中广泛应用于病理学、药物输送系统和生物材料等研究。 此外，透射电镜在纳米技术领域也具有重要的应用价值。纳米材料具有特殊的物理、化学、生物学性质，透射电镜可以提供对纳米材料进行形貌、结构以及活性
等方面的表征。透射电镜可以帮助研究人员观察纳米颗粒、纳米管、纳米结构的形貌、尺寸和位置，并对其成分和晶体结构进行分析。同时，透射电镜还可以通过选区电子衍射技术来研究纳米材料的晶体结构以及纳米材料之间的界面和相互作用等。 除了上述领域，透射电镜还有许多其他的应用范围。例如，透射电镜在能源领域可以用于观察电池、催化剂、材料的能量转换机制等；在环境科学中可以用于观察空气污染物、水中微生物等；在电子器件研究中，透射电镜可以被用来探究半导体和磁性材料的电子结构和性能。 总的来说，透射电镜是一种强大的观察和分析工具，它在材料科学、生物学、医学、纳米技术等领域都有着广泛的应用。通过透射电镜的高分辨率成像和分析，人们能够更加深入地理解物质的微观结构、性质和功能，为科学研究和技术发展提供重要的支撑。
透射电子显微镜及其应用 读书报告 姓名：孙家宝 学号：DG1022076 电子科学与工程学院 2021年3月31日
目录 第一章透射电子显微镜 (1) 1.1 透射电子显微镜的结构 (1) 1.1.1．电子光学部分 (1) 1.1.2．真空系统 (3) 1.1.3．供电控制系统 (4) 1.2 透射电子显微镜主要的性能参数 (4) 1.2.1 分辨率 (4) 1.2.2 放大倍数 (4) 1.2.3 加速电压 (5) 1.3 透射电镜的成像原理 (5) 1.3.1 透射电镜的成像方式 (5) 1.3.2 衬度理论 (6) 1.4 透射电镜的电子衍射花样 (6) 1.4.1 电子衍射花样 (6) 1.4.2电子衍射与X射线衍射相比的优点 (7) 1.4.3电子衍射与X射线衍射相比的不足之处 (7) 1.4.4选区电子衍射 (7) 1.4.5常见的几种衍射图谱 (8) 1.4.6单晶电子衍射花样的标定 (8) 第二章透射电子显微镜分析样品制备 (10) 2.1 透射电镜复型技术（间接样品） (10) 2.1.1塑料——碳二级复型 (10) 2.1.1萃取复型（半直接样品） (11) 2.2 金属薄膜样品的制备 (11) 1.2 电子显微镜中的电光学问题 (13) 1.2.1 电子射线（束）的特性 (13)
第一章 透射电子显微镜 1.1 透射电子显微镜的结构 透射电子显微镜（TEM ）是观察和分析材料的形貌、组织和结构的有效工具。TEM 用聚焦电子束作照明源，使用对电子束透明的薄膜试样，以透过试样的透射电子束或衍射电子束所形成的图像来分析试样内部的显微组织结构。图 1.1（a ）（b ）是两种典型的透射电镜的实物照片。透射电子显微镜的光路原理图如图1.2所示。 透射电镜一般是由电子光学部分、真空系统和供电系统三大部分组成。 1.1.1．电子光学部分 (a) Philips CM12透射电镜 (b) JEM-2010透射电镜 图1.1 透射电子显微镜 图1.2透射电子显微镜的光路原理图 图1.3透射电镜电子光学部分示意图
透射电镜的原理和应用 透射电镜（Transmission Electron Microscope，简称TEM）是一种使用电子束来对物质进行成像和分析的先进仪器。相对于光学显微镜，透射电镜的分辨率更高，可以观察到更小尺寸的物体和更细微的细节。下文将详细介绍透射电镜的原理和应用。 一、原理 透射电镜的工作原理基于电子的波粒二象性。当高速电子束穿过薄样品时，电子与样品原子发生散射或透射，这些散射和透射电子可以通过其中一种方式被聚焦后投射到屏幕上形成影像。透射电镜的主要组成部分包括电子源、电子透镜系统、样品台、检测器和成像系统。 2.电子透镜系统：透射电镜中使用的电子透镜系统包括凸透镜、凹透镜和电磁透镜等，用于聚焦和控制电子束的路径。 3.样品台：样品台用于固定和支持待观察的样品。在样品台上放置薄到几十纳米的切片样品，以便电子束能够透过。 4.检测器：透射电镜中常用的检测器包括透射电子探测器（TED）、散射电子探测器（SED）和能量散射光谱仪（EDS）等。TED用于接收透射电子并产生明亮的影像，SED用于检测和分析散射电子的信息，EDS用于分析样品中的元素组成。 5.成像系统：透射电镜的成像系统包括投影屏幕、摄像机和电子显微图像处理设备。通过调整电子透镜系统，可以将电子束上的信息转换成实时图像并显示在投影屏幕上。 二、应用
透射电镜在材料科学、生物科学、纳米科学等领域有广泛的应用。以 下是透射电镜的几个主要应用。 1.结构表征：透射电镜可以用于观察材料的结构和形貌。它能够提供 高分辨率的图像，揭示物质的晶体结构、晶体缺陷、晶界和相界等微观结 构信息。 2.成分分析：透射电镜结合能量散射光谱仪（EDS）可以分析样品中 元素的组成。EDS通过测量样品上散射电子的能量，确定样品中元素的成 分和含量。 3.纳米材料研究：透射电镜可以研究和制备纳米尺寸的材料。通过观 察和测量纳米材料的形貌、尺寸和结构，可以了解纳米材料的特性和性能，并指导纳米材料的设计和合成。 4.生物学研究：透射电镜在生物学研究中被广泛应用。它可以观察生 物细胞、组织和分子的结构，如细胞器、蛋白质和核酸等。透射电镜还可 以用于研究病毒、细菌和其他微生物的结构和形态。 5.界面和纳米器件研究：透射电镜可以用于研究界面和纳米器件的结构、形貌和性能。如研究集成电路中的金属线、纳米颗粒的形成和生长机 制等。 总之，透射电镜是一种强大的工具，可以提供高分辨率和高灵敏度的 成像和分析能力。它在材料科学、生物科学和纳米科学等领域有广泛的应用，为研究者提供了研究微观世界的窗口，对于科学研究和技术发展具有 重要影响。
透射电镜的成像原理及应用 1. 引言 透射电镜是一种使用电子束来成像的仪器。它的原理是利用电子束通过样品的透射来形成图像，并通过对电子束的探测和处理来获得样品的详细信息。透射电镜在材料科学、生物学和物理学等领域中有广泛的应用。 2. 成像原理 透射电镜的成像原理基于电子的波粒二象性，即电子既具备粒子特性又具备波动特性。在透射电镜中，电子从电子枪中发射出来，经过加速和聚焦，形成一束射线。这束射线通过样品后，与样品中原子和电子相互作用，发生散射和透射现象。 电子的散射会导致图像的模糊和失真，因此透射电镜通常使用薄样品来减小散射效应。在样品的背面或透射电镜的显微镜中，放置有一个焦平面衍射器。这个衍射器可以将透射电子的波动性转化为干涉和衍射现象，从而产生有关样品的结构信息。这些信息通过探测器进行收集，然后通过图像处理算法生成成像结果。 3. 应用领域 透射电镜在材料科学、生物学和物理学等领域有广泛的应用。以下列举了一些常见的应用领域： 3.1 材料科学 透射电镜在材料科学中的应用主要用于研究材料的微观结构和性能。通过透射电镜，可以观察和分析材料中的晶体结构、晶界、缺陷和纳米结构等。这些信息对于材料的设计、开发和性能优化非常重要。 3.2 生物学 透射电镜在生物学中的应用主要用于研究生物样品的内部结构和功能。通过透射电镜，可以观察和分析细胞器、蛋白质和核酸等生物分子的结构。透射电镜还可以用于研究病原体、病毒和细菌等微生物的形态和生命周期。 3.3 物理学 透射电镜在物理学领域中的应用涵盖了多个子领域。在凝聚态物理学中，透射电镜可用于研究材料的电子结构、能带和费米面等特性。在量子力学领域，透射电镜可用于研究电子的量子行为，如量子隧穿、波函数干涉和波粒二象性等。
现代透射电镜的原理和应用 1. 引言 现代透射电镜是一种重要的科学工具，它利用电子的波粒二象性和电磁场的相互作用，能够在纳米尺度下观察物质的内部结构和性质。本文将介绍现代透射电镜的原理和应用。 2. 透射电镜的基本原理 透射电镜主要由电子源、电磁透镜组、样品台和探测器等部分组成。其基本工作原理如下： - 电子源：透射电镜使用电子作为探测物质的探针。电子源通常是一个钨丝或热阴极，通过加热或电场引发电子的发射。 - 电磁透镜组：透射电镜使用电磁透镜组对电子束进行聚焦。电磁透镜组包括透镜和光圈等，可以调节电子束的发散度和聚焦度。 - 样品台：透射电镜的样品台用于支持和定位待观察的样品。样品台通常具有微动机构，可以实现对样品的精确定位和移动。 - 探测器：透射电镜使用探测器收集并记录透射电子的信号。常用的探测器包括像片、荧光屏和硅谱仪等。 3. 透射电镜的应用领域 透射电镜在许多领域都有广泛的应用，包括材料科学、纳米技术、生物医学和能源研究等。以下是一些具体的应用领域： 3.1 材料科学 透射电镜在材料科学中起着至关重要的作用。通过透射电镜可以研究材料的晶体结构、晶界、缺陷和成分等信息，从而了解材料的性质和性能。透射电镜可以应用于材料的表征、工艺开发和性能改进等方面。 3.2 纳米技术 透射电镜在纳米技术中有着广泛的应用。由于透射电镜的高空间分辨率，可以观察到纳米尺度下的原子结构和界面现象。透射电镜可以用于纳米材料的制备、表征和性能调控等方面。 3.3 生物医学 透射电镜在生物医学研究中也具有重要的地位。通过透射电镜可以观察生物样品的超微结构和细胞器官的分布情况。透射电镜可以应用于生物样品的超微结构表征、疾病分子机制研究和药物传递等方面。
照明系 统 透射电镜的基本原理及使用 图1 放射电子显微镜基本结构原理图 （注：除上述部分外，电镜还包括必须的冷却和真空系统） 束取向调整器及合轴 消像散器 成 像系统 观察记 录系统 投影镜 中间镜 物镜 样品室 调校系 统 电子枪 聚光镜 显示器 照相室 观察室 分阴极、阳极和栅极，发射电子束功能，功能类似于光学镜的光源。 电磁透镜，功能类似于光学镜的聚光镜。 物镜（o ）、中间镜（i ）和投影镜（p ）的功能一样，放大倍数M=Mo*Mi*Mp1*Mp2。物镜的好坏决定电镜分辨本领，是电镜的心脏。 相当于光学镜的目镜。 使电子枪、各级透镜和荧光屏中心轴对齐。 显示电镜工作状态，以利于操作。
图2 电镜和光镜原理对比图
应用举例： JEM-100CXⅡ透射电镜操作说明 一、开机程序 1、首先打开房间空调，冷却循环水房温度21度，操作室25度 2、开启冷却水循环装置，一个独立的小的控制器，先将开关打至ON，再将按 下POWER键 3、启动稳压电源，稳定于220V；查看电源箱供电指示灯亮 4、用钥匙启动主机，从OFF档位旋到START位，松开后钥匙自动回到ON位 置。仪器自动抽真空，等待约40分钟。 5、直至DP绿灯亮，HIGH绿灯亮，READY绿灯亮（若不亮的话，将LENS LIGHT 打至ON档位）。 二、电子枪合轴（1-3合轴） 1、确认READY绿灯亮 2、把样品拨出，物镜光栏拨出至0档位 3、加高压：按下HT键后，依次按下40-60-80-100KV键，并注意观察束流表是 否正常，每次都要等电流表显示稳定之后再进行下一步，一般调到80KV就行了。 4、加灯丝：将FILAMENT EMIISSION旋钮缓慢旋至锁定位置 5、一般在SCAN（5300倍）条件下调节，调节CONDENSER钮，得到光斑。 6、SPOT SIZE调到3档，调节CONDENSER钮聚光，得到最小最亮光斑，然后 用左右ALIGNMENT：TRANS（小的）将光斑拉至最中心位置（中心位置有一黑点）。 7、SPOT SIZE调到1档，调节CONDENSER钮聚光，得到最小最亮光斑，然后 用GUN ALIGNMENT：TRANS（X、Y）将光斑拉至中心位置。 8、再重复6、7步骤，使束流不偏离中心。 三、调灯丝相（每次开机都需要检查） 1、在SCAN模式下，SPOT SIZE调到1档 2、将FILAMENT EMIISSION旋钮稍稍往回调，到看到灯丝欠饱和像，即车轮 像（鱼眼像），若车轮像不对称，则进行下面调节。 3、缓慢旋转GUN ALIGNMENT：TILT（X、Y），使灯丝像对称。 4、然后调节FILAMENT EMIISSION旋钮至灯丝饱和（即刚好全亮，没有阴影）， 并锁定该位置。 四、粗对焦（该步很重要） 1、关灯丝（FILAMENT EMIISSION旋钮至OFF）后，插入样品，插入物镜光 栏（2档） 2、开灯丝（FILAMENT EMIISSION旋钮至ON）后，放大光斑至满屏（以免烧 坏铜网） 3、找到样品，并选中一目标为参照 4、将IMAGE WOBBLER打至ON，此时看到样品会有一定的晃动，调节FOCUS 旋钮（有大中小三个，一般只用到中和小）至图像清晰没有重影。 五、聚光镜对中调节 1、关灯丝后，拨出样品，拨出光栏，开灯丝，缩小光斑，检查是否在中心位置，
透射电子显微镜的原理及应用 一．前言 人的眼睛只能分辨1/60度视角的物体，相当于在明视距离下能分辨0.1mm 的目标。光学显微镜通过透镜将视角扩大，提高了分辨极限，可达到2000A 。。光学显微镜做为材料研究和检验的常用工具，发挥了重大作用。但是随着材料科学的发展，人们对于显微镜分析技术的要求不断提高，观察的对象也越来越细。如要求分表几十埃或更小尺寸的分子或原子。一般光学显微镜，通过扩大视角可提高的放大倍数不是无止境的。阿贝（Abbe ）证明了显微镜的分辨极限取决于光源波长的大小。在一定波长条件下，超越了这个极限度，在继续放大将是徒劳的，得到的像是模糊不清的。 图1-1（a ）表示了两个点光源O 、P 经过会聚透镜L ，在平面上形成像O ，、P ，的光路。实际上当点光源透射会聚成像时，由于衍射效应的作用在像平面并不能得到像点。图1-1（b ）所示，在像面上形成了一个中央亮斑及周围明暗相间圆环所组成的埃利斑（Airy ）。图中表示了像平面上光强度的分布。约84%的强度集中在中央亮斑上。其余则由内向外顺次递减，分散在第一、第二……亮环上。一般将第一暗环半径定义为埃利斑的半径。如果将两个光源O 、P 靠拢，相应的两个埃利斑也逐渐重叠。当斑中心O ，、P ，间距等于案例版半径时，刚好能分辨出是两个斑，此时的光点距离d 称为分辨本领，可表示如下： α λsin 61.0d n = （1-1） 式中，λ为光的波长，n 为折射系数，α孔径半角。上式表明分辨的最小距离与波长成正比。在光学显微镜的可见光的波长条件下，最大限度只能分辨2000A 。。于是，人们用很长时间寻找波长短，又能聚焦成像的光波。后来的X 射线和γ射线波长较短，但是难以会聚聚焦。 1924年德布罗（De Broglie ）证明了快速粒子的辐射，并发现了一种高速运动电子，其波长为0.05A 。，这比可见的绿光波长短十万倍！又过了两年布施（Busch ）提出用轴对称的电场和磁场聚焦电子线。在这两个构想基础上，1931-1933年鲁斯卡（Ruska ）等设计并制造了世界上第一台透射电子显微镜。经