第九章透射电子显微镜PPT课件

5.
决于物镜。
b.物镜的特点：
⑴ 是强激磁短焦距的透镜（ƒ=1~3mm）； ⑵ 放大倍数较高，一般在100~300倍； ⑶ 最高分辨率可达0.1nm左右。 物镜的背焦面上有物镜光阑。 其作用： 减小球差、像散、色差；
进行暗场及衍衬成像。
2. 中间镜
a.作用：放大或缩小来自物镜的电子像，并 且调节中间镜的位置，可以进行成像操作和 电子衍射操作。
第二聚光镜——放大束斑（ 2~10μm ），
可得到几乎平行的照明电子束。
图 照明系统光路
㈡ 成像系统
成像系统主要由物镜、中间镜和投影镜 构成，其作用是成像，电磁透镜和光学透 镜作用相似，成像公式也相同。
1. 物镜
2. 显a. 作用： 用来形成第一幅高分辨率电子
3.
微图像或电子衍射花样；
4. 取 注： 透射电镜分辨本领的高低，主要
2. 衍射成像
晶体样品通过物镜在后焦面上形成 衍射像，调节中间镜焦距，使其物平面 与物镜后焦面重合，可以最终在荧光屏 上形成二次放大的衍射图像。有意义的 衍射像必须明确它是来自样品那个区域 的衍射波，这就是选区衍射。
第二节 主要部件的结构与工作原理
一. 样品台
1. 功能：承载样品，并使样品能在物镜极靴孔
⑴ 高放大倍数成像：中间镜以物镜像为物，投影 镜又以中间镜像为物，成像于荧光屏，结果可 以获得几万至几十万放大倍数电子像。
⑵ 中放大倍数成像：利用中间镜来缩小物镜像， 再利用投影镜放大，中间镜像放大倍数为几千~ 几万倍。
⑶ 低倍放大成像:
减少透镜数目或放大倍数，例如关闭物镜，减弱 中间镜的激磁强度，使中间镜起着长焦距物镜作用， 投影镜以中间镜像为物，成像于荧光屏，放大倍数几 百倍。
第九章 透射电子显微镜
§9-1 透射电子显微镜的结构与成像原理 §9-2 主要部件的结构与工作原理 §9-3 透射电子显微镜分辨本领和放大倍数测定
本章重点：
1 TEM与光学透镜的异同。 2 电子光学系统的构造及各部分的功能。 3 如何实现成像操作和衍射操作? 4 TEM中主要光阑的位置和作用。 5 成像系统中各透镜的功能。
（6）放大倍数及分辨率不同； （7）景深焦长不同。
二. 电子光学系统的结构
㈠ 照明系统
作用：提供一束高亮度、孔径角小、平行度好、 束流稳定、可平移倾斜的电子束。
构成：
电子枪 提供电子束
聚光镜
汇聚电子束、调节束斑
调节装置（偏转器）
调节电子束
的照明角度及位置
1.电子枪
作用：提供电子束，最常用的是热阴极电子枪。
真空系统
照明系统
成像系统
观察记录系统
电子枪：TEM电子源 物镜、中间镜、投影镜 荧光屏和照相装置
聚光镜 平移、对中倾斜调节装置
一 概述
1 TEM的光路成像原理
2 电子枪发射电子束 经聚光镜聚焦
3 照明样品 电子束穿过样品
4 经物镜放大成像 样
在物镜的背焦面上形成衍射花
5
在物镜的像平面上形成显微图
像
第一节 透射电子显微镜的结构与成像原理
透射电子显微镜是以波长极短的电子束作为照 明源，用电磁透镜来聚焦成像，因此有很高的放大 倍数（106倍），高分辨率（0.1nm）。
照明系统
电子光学系统（核心） 成像系统
透射电镜 电源与控制系统 （TEM）
真空系统
观察与记录系统
TEM的结构：
TEM
电子光学系统（镜筒） 电源与控制系统
2.
内平移、倾斜、旋转，以选择感兴趣
3.
的样品区域或位向进行观察分析。
4.
（由于TEM样品既薄又小，厚度在5~500nm
之间，通常用外径为3mm的铜网来支持。）
2. 应满足的要求
3. ⑴ 铜网应牢固地夹持在样品座中并保持良好
的
4.
热电接触，应减小电子照射引起的热堆积
1，放大物镜像；放大倍数小于1时，缩小物镜像）。 （ 总放大倍数为物镜、中间镜、投影镜三级放
大倍数的乘积）
3. 投影镜
⑴ 作用：把中间镜放大或缩小的像（电子衍射花 样）进一步放大并投影到荧光屏；
⑵ 特点：a 强激磁短焦距； b 孔径角很小，因此景深和焦长都非 常大。
㈢ 观察记录系统
1. 构成：荧光屏和照相机构。
6
图像被中间镜和投影镜逐步放大
7
在荧光屏或感光底片上成像
图 透射显
微镜构造原 理和光路
b) 透射光学 显微镜
a) 透射电子显微镜
2 镜筒内为什么保持高真空状态：
3 ⑴ 防止高速电子受空气分子碰撞而改变运 动轨迹；
4 ⑵ 避免因空气分子电离而引起放电而破坏 了电子枪电极间的绝缘；
5 ⑶避免阴极氧化及样品污染。
3 为什么使用电磁透镜？
使用静电透镜（用电场聚焦）需要高 压，给设备的设计和操作带来不便。
故现代电镜中静电透镜只在电子枪中使 用；而聚光镜、物镜、中间镜和投影镜则 都采用电磁透镜（用磁场聚焦），可以通 ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ改变激磁电流来调节透镜的聚焦能力。
4 TEM和光学透射显微镜的异同
相同点： （1）光学成像原理相同； （2）都能用于形貌分析。 不同点： （1）光源不同； （2）聚焦透镜不同； （3）TEM中有中间镜； （4）成像屏幕不同； （5） TEM镜筒中要保持高真空；
2. 作用：当反映样品微观特征的电子强度分布，
3. 成
由成像系统投射到荧光屏后，被转换
4. 可
与电子强度成比例的可见光图像，还
5.
利用照 相机构进行照相。
6.
荧光屏有较高的分辨率，因此可用光学
二. 成像方式
TEM有两种基本成像模式： 衍射成像——晶体结构同位分析 显微成像——微观组织形貌观察
1. 显微成像
钨丝阴极：发射电子 构成栅：极 ：稳定电子流
使电子汇聚成束（50μm电子源） 阳极 ：加速电子
图 电子枪 (a)自偏压回路 (b)电子枪内的等电位面
2.聚光镜
作用：
a 把来自电子枪的发散的电子束（ 50μm ）聚成细 束（ 2~10μm ）；
b 配合使用聚光镜光阑，可以调节照明强度、孔 径角。
第一聚光镜——缩小束斑（1~5μm ）； 构成：
如果把中间镜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——成 像操作。
如果把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——电子衍射操作。(图）
图 透射电镜成像系统的两种基本操作 (a)将衍射谱投影到荧光屏 (b)将显微像投影到荧光屏
b. 中间镜特点 ⑴ 弱激磁长焦距； ⑵ 可变倍率，可在0~20倍调节（其放大倍数大于