TEM-透射电镜习题答案及其知识总结

一、电镜练习题及答案一、透射电镜标本取材的基本要求并简要说明。

答：取材的基本要求如下：组织从生物活体取下以后，如果不立即进行及时固定处理，就有可能出现缺血缺氧后的细胞超微结构的改变，如细胞出现细胞器变性或溶解等现象，这些都可造成电镜观察中的人为假象，直接影响观察结果分析，甚至导致实验失败。

此外，由于处理不当造成组织微生物污染，导致细胞的超微结构结构遭受破坏。

因此，为了使细胞结构尽可能保持生前状态，取材成败是关键，取材成功的关键在于操作者必须要注意把握“快、小、冷、准”四个取材要点。

(1)．快：就是指取材动作要迅速，组织从活体取下后应在最短时间 ( 争取在 1～ 2分钟之内 ) 投入前固定液。

对于实验动物，最好在断血流、断气之前就进行取材，以免缺血缺氧后使细胞代谢发生改变而破坏细胞的超微结构。

当然，最好是采用灌注固定法。

为了使前固定的效果更佳，组织块要充分和固定液混合，应采用振荡固定 10 分钟以上，有条件的可采用微波固定法固定。

(2)．小：由于常用的固定剂渗透能力较弱，组织块如果太大，块的内部将不能3得到良好的固定。

因此所取组织的体积要小，一般不超过 1mm。

为便于定向包埋，可将组织修成大小约 1mm×1mm×2mm长条形。

(3)．冷：为了防止酶对自身细胞的酶解作用，取材操作最好在低温 (5 ℃～ 15℃)环境下进行，这样可以降低酶的活性，防止细胞自溶。

所采用的固定剂以及取材器械要预先在冰箱 (5 ℃）中存放一段时间。

(4)．准：就是取材部位要准确，这就要求取材者对所取的组织解剖部位要熟悉，必须取到与实验要求相关的部位，不同实验组别间要取相同部位，如需要定向包埋的标本，则要作好定向取材工作。

此外，还要求操作动作轻柔，熟练，尽量避免牵拉、挫伤与挤压对组织造成的人为损伤。

二、什么是瑞利准则？电镜与光镜在原理上有何相似和不同之处？答： 1、光线通过二个比较靠近的小孔时，这二个小孔的衍射图会重叠在一起。

透射电镜习题答案及总结二、简答1、透射电镜主要由几大系统构成? 各系统之间关系如何?答：三大系统:电子光学系统,真空系统,供电系统。

其中电子光学系统是其核心。

其他系统为辅助系统。

2、照明系统的作用是什么？它应满足什么要求？答：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。

它的作用是提供一束亮度高、照明孔经角小、平行度好、束流稳定的照明源。

它应满足明场和暗场成像需求。

3、成像系统的主要构成及其特点、作用是什么？答：主要由物镜、物镜光栏、选区光栏、中间镜和投影镜组成、1）物镜：强励磁短焦透镜（f=1-3mm）,放大倍数100120um，无磁金属制成。

作用：a、提高像衬度，b、减小孔经角，从而减小像差。

C、进行暗场成像3）选区光栏：装在物镜像平面上，直径20-400um，作用：对样品进行微区衍射分析。

4）中间镜：弱压短透镜，长焦，放大倍数可调节0—20倍作用a、控制电镜总放大倍数。

B、成像/衍射模式选择。

5）投影镜：短焦、强磁透镜，进一步放大中间镜的像。

投影镜内孔径较小，使电子束进入投影镜孔径角很小。

小孔径角有两个特点：a、景深大，改变中间镜放大倍数，使总倍数变化大，也不影响图象清晰度。

焦深长，放宽对荧光屏和底片平面严格位置要求。

4、分别说明成像操作与衍射操作时各级透镜（像平面与物平面）之间的相对位置关系，并画出光路图。

答：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，这就是电子显微镜中的成像操作，如图（a）所示。

如果把中间镜的物平面和物镜的后焦面重合，则在荧光屏上得到一幅电子衍射花样，这就是电子显微镜中的电子衍射操作，如图（b）所示。

5、简要说明多晶（纳米晶体）、单晶及非晶衍射花样的特征及形成原理。

答：单晶花样是一个零层二维倒易截面，其倒易点规则排列，具有明显对称性，且处于二维网络的格点上。

因此表达花样对称性的基本单元为平行四边形。

单晶电子衍射花样就是(uvw)*0零层倒易截面的放大像。

TEM习题第五章一、选择题1.若H-800电镜的最高分辨率是0.5nm，那么这台电镜的有效放大倍数是（）。

A. 1000；B. 10000；C. 40000；D.600000。

2. 可以消除的像差是（）。

A. 球差；B. 像散；C. 色差；D. A+B。

3. 可以提高TEM的衬度的光栏是（）。

A. 第二聚光镜光栏；B. 物镜光栏；C. 选区光栏；D. 其它光栏。

4. 电子衍射成像时是将（）。

A. 中间镜的物平面与与物镜的背焦面重合；B. 中间镜的物平面与与物镜的像平面重合；C. 关闭中间镜；D. 关闭物镜。

5.选区光栏在TEM镜筒中的位置是（）。

A. 物镜的物平面；B. 物镜的像平面C. 物镜的背焦面；D. 物镜的前焦面。

二、正误题1.TEM的分辨率既受衍射效应影响，也受透镜的像差影响。

（）2.孔径半角α是影响分辨率的重要因素，TEM中的α角越小越好。

（）3.有效放大倍数与仪器可以达到的放大倍数不同，前者取决于仪器分辨率和人眼分辨率，后者仅仅是仪器的制造水平。

（）4.TEM中主要是电磁透镜，由于电磁透镜不存在凹透镜，所以不能象光学显微镜那样通过凹凸镜的组合设计来减小或消除像差，故TEM中的像差都是不可消除的。

（）的数值减小而减小；随孔径半角α的减小而增加；随放大倍数的提高而减小。

（）5.TEM的景深和焦长随分辨率Δr三、填空题1.TEM中的透镜有两种，分别是和。

2.TEM中的三个可动光栏分别是位于，位于，位于。

3.TEM成像系统由、和组成。

4.TEM的主要组成部分是、和观；辅助部分由、和组成。

5.电磁透镜的像差包括、和。

四、名词解释1.景深与焦长——2.电子枪——3.点分辨与晶格分辨率——4.消像散器——5.选区衍射——6.分析型电镜——7.极靴——8.有效放大倍数——9.Ariy斑——10.孔径半角——思考题1.什么是分辨率，影响透射电子显微镜分辨率的因素是哪些？2.有效放大倍数和放大倍数在意义上有何区别？3.球差、像散和色差是怎样造成的？如何减小这些像差？哪些是可消除的像差？4.聚光镜、物镜和投影镜各自具有什么功能和特点？5.影响电磁透镜景深和焦长的主要因素是什么？景深和焦长对透射电子显微镜的成像和设计有何影响？6.消像散器的作用和原理是什么？7.何为可动光阑？第二聚光镜光阑、物镜光阑和选区光阑在电镜的什么位置？它们各具有什么功能？8.比较光学显微镜和电子显微镜成像的异同点。

1.做TEM测试时样品的厚度最厚是多少 ?TEM的样品厚度最好小于100nm，太厚了电子束不易透过，分析效果不好。

2.请问样品的的穿晶断裂和沿晶断裂在SEM图片上有各有什么明显的特征？在SEM图片中，沿晶断裂可以清楚地看到裂纹是沿着晶界展开，且晶粒晶界明显；穿晶断裂则是裂纹在晶粒中展开，晶粒晶界都较模糊。

3.做TEM测试时样品有什么要求？很简单，只要不含水分就行。

如果样品为溶液，则样品需要滴在一定的基板上（如玻璃），然后干燥，再喷碳就可以了。

如果样品本身导电就无需喷碳。

4.水溶液中的纳米粒子如何做TEM？透射电镜样品必须在高真空中下检测，水溶液中的纳米粒子不能直接测。

一般用一个微栅或铜网，把样品捞起来，然后放在样品预抽器中，烘干即可放入电镜里面测试。

如果样品的尺寸很小，只有几个纳米，选用无孔的碳膜来捞样品即可。

5.粉末状样品怎么做TEM？扫描电镜测试中粉末样品的制备多采用双面胶干法制样，和选用合适的溶液超声波湿法制样。

分散剂在扫描电镜的样品制备中效果并不明显，有时会带来相反的作用，如干燥时析晶等。

6.EDS与XPS测试时采样深度的差别？XPS采样深度为2-5nm，我想知道EDS采样深度大约1um.7.能谱，有的叫EDS，也有的叫EDX，到底哪个更合适一些？能谱的全称是：Energy-dispersive X-ray spectroscopy国际标准化术语:EDS-能谱仪EDX-能谱学8.TEM用铜网的孔洞尺寸多大？捞粉体常用的有碳支持膜和小孔微栅，小孔微栅上其实也有一层超薄的碳膜。

拍高分辨的，试样的厚度最好要控制在 20 nm以下，所以一般直径小于20nm的粉体才直接捞，颗粒再大的话最好是包埋后离子减薄。

9.在透射电镜上观察到纳米晶,在纳米晶的周围有非晶态的区域,我想对非晶态的区域升温或者给予一定的电压(电流),使其发生变化, 原位观察起变化情况？用原子力显微镜应该可以解决这个问题。

10.Mg-Al合金怎么做SEM，二次电子的？这种样品的正确测法应该是先抛光，再腐蚀。

一、布拉格定律代数形式2d HKL sin(θ)=λ（近似2d HKL θ=λ）， 或矢量形式二、衍射束振幅计算三、TEM 基本结构 从上之下1. 电子枪：分类——热发射、场发射，三极结构，哪三极，三极的电位高低2. 电磁透镜物镜：依靠高尺寸精度的极靴及其高装配精度，获得高轴对称高强度非均匀磁场，以使物镜具有高分辨率，物镜的分辨率决定了整个电镜的分辨率。

概念：电磁透镜的球差、像散、色差、景深、焦长孔径半角、散射角。

注意：电子沿透镜光轴入射时，散射角大于孔径半角的电子不能用于TEM 成像。

孔径半角对球差、像散、色差、景深、焦长的影响规律四、TEM 拍摄图像（高倍）与衍射花样的光路示意图hkl g K K I D +=五、衍射花样标定：下图为钢铁材料的花样，请对所有衍射斑点进行晶面指数标定，格式为（例）：(110)γ，(112)α。

写出晶带轴指数，格式为（例）：B=[011]γ。

下标α和γ分别代表铁素体相和奥氏体相。

附铁素体与奥氏体的晶面间距表。

注意：上述为参考答案，标定结果有若干，但需满足如图所示的矢量和；晶带轴指数与所有相应的晶面指数点积=0。

(110)αd=0.14nmd=0.20nm(002)α 晶带轴[1-10]α(-1-1-2)α(112)α=(110) α+ (002) α (00-2)α(-1-10)α(-1-12)α(11-2)α(000)αd=0.12nmd=0.18nmd=0.18nmd=0.13nm(020)γ 相α相 (200)γ (220)γ 晶带轴[001]γ (-200)γ(-220)γ(2-20)γ (0-20)γ (000)γ(-2-20)γγ相六、TEM明场像、普通暗场像、中心暗场像成像光路图（需要显示选区光阑和物镜光阑的位置）七、给出试样上各晶区（面心立方）的选区衍射花样，画出图示物镜光阑所套位置的图像示意图（不插入选区光阑）屏幕晶体A晶体B晶体C晶体A 选区， [100]晶带轴晶体B 选区， [122]晶带轴晶体C 选区， [100]晶带轴不插入选区光阑 1234八、如图，已知薄膜试样向上弯曲。

透射电子显微镜实验目的1. 掌握透射电镜的工作原理和基本结构2. 了解和掌握透射电镜的样品前处理及数据后处理过程3. 了解透射电镜的操作方法实验原理根据阿贝成像原理，更短波长的光源才能得到更高分辨率的图像；而由波粒二象性可以知道，高速运动的电子波长非常短。

透射电镜就是利用磁场对电子进行聚焦，聚焦后的电子束与样品相互作用，从而得到高分辨的样品形貌。

图1 透射电镜的成像原理透射电镜的成像主要分为两个过程：一是平等电子束与样品作用产生衍射束经磁透镜聚集后形成各级衍射谱，即样品的结构信息通过衍射谱呈现出来；二是从各级衍射谱发出的相干波通过干涉重新在像平面上形成反映样品形貌特征的像。

显然从试样同一点发出的各级衍射波经过上述两个过程后在像平面上会聚集为一点，而从试样不同点发出的同级衍射波经过透镜后，都会聚集到后焦面上的一点。

当中间镜的物平面与物镜的像平面重合时，得到三级高倍放大像，即试样显微成像；当中间镜的位置与物镜的背焦面重合时，将得到放大了的衍射谱，即衍射花样成像。

当成像方式为显微成像时，总的透射电镜总的放大倍数就是各个透镜倍率的乘积。

而改变中间镜的电流，调节其焦距使得中间镜物平面移到物镜的后焦面，便可在屏上看到像的后焦面以及变换成衍射谱的过程。

用物镜光阑选择物镜后焦面上的不同衍射斑点，并使所选电子束成像就可以获得不同模式的像。

选择透射波时，观察到的是明场像；选择衍射波时，观察到的是暗场像；当后焦面上的物镜光阑尺寸较大时，可以使两个以上的波干涉成像，观察到的是高分辨电子显微像。

高分辨像主要有晶格条纹像，一维结构像，二维晶格像，二维结构像和特殊像五类。

透射电镜主要由电子光学系统、真空系统和电子控制系统等部分组成，其中电子光学系统是决定透射电镜性能最关键的部分。

另外，有些透射电镜还配置有X射线能谱、电子能量损失谱等附件。

电子光学系统由照明系统、成像系统和图像观察记录系统组成。

照明系统由电子枪和几个电磁聚光镜组构成，主要是提供一个亮度高、尺寸小、性能稳定的光源。

TEM-透射电镜习题答案及其知识总结电⼦背散射衍射：当⼊射电⼦束在晶体样品中产⽣散射时，在晶体内向空间所有⽅向发射散射电⼦波。

如果这些散射电⼦波河晶体中某⼀晶⾯之间恰好符合布拉格衍射条件将发⽣衍射，这就是电⼦背散射衍射。

⼆、简答1、透射电镜主要由⼏⼤系统构成? 各系统之间关系如何?答：三⼤系统:电⼦光学系统,真空系统,供电系统。

其中电⼦光学系统是其核⼼。

其他系统为辅助系统。

2、照明系统的作⽤是什么？它应满⾜什么要求？答：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。

它的作⽤是提供⼀束亮度⾼、照明孔经⾓⼩、平⾏度好、束流稳定的照明源。

它应满⾜明场和暗场成像需求。

3、成像系统的主要构成及其特点、作⽤是什么？答：主要由物镜、物镜光栏、选区光栏、中间镜和投影镜组成.1）物镜：强励磁短焦透镜（f=1-3mm）,放⼤倍数100—300倍。

作⽤：形成第⼀幅放⼤像2）物镜光栏：装在物镜背焦⾯，直径20—120um，⽆磁⾦属制成。

作⽤：a.提⾼像衬度，b.减⼩孔经⾓，从⽽减⼩像差。

C.进⾏暗场成像3）选区光栏：装在物镜像平⾯上，直径20-400um，作⽤：对样品进⾏微区衍射分析。

4）中间镜：弱压短透镜，长焦，放⼤倍数可调节0—20倍作⽤a.控制电镜总放⼤倍数。

B.成像/衍射模式选择。

5）投影镜：短焦、强磁透镜，进⼀步放⼤中间镜的像。

投影镜内孔径较⼩，使电⼦束进⼊投影镜孔径⾓很⼩。

⼩孔径⾓有两个特点：a.景深⼤，改变中间镜放⼤倍数，使总倍数变化⼤，也不影响图象清晰度。

焦深长，放宽对荧光屏和底⽚平⾯严格位置要求。

4、分别说明成像操作与衍射操作时各级透镜（像平⾯与物平⾯）之间的相对位置关系，并画出光路图。

答：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，这就是电⼦显微镜中的成像操作，如图（a）所⽰。

如果把中间镜的物平⾯和物镜的后焦⾯重合，则在荧光屏上得到⼀幅电⼦衍射花样，这就是电⼦显微镜中的电⼦衍射操作，如图（b）所⽰。

关于透射电子显微镜TEM的这些知识，你一定要知道！展开全文透射电子显微镜（Transmission Electron Microscope, 简称TEM），是一种把经加速和聚集的电子束透射到非常薄的样品上，电子与样品中的原子碰撞而改变方向，从而产生立体角散射。

散射角的大小与样品的密度、厚度等相关，因此可以形成明暗不同的影像，影像在放大、聚焦后在成像器件（如荧光屏，胶片以及感光耦合组件）上显示出来的显微镜。

背景知识在光学显微镜下无法看清小于0.2微米的细微结构，这些结构称为亚显微结构或超细结构。

要想看清这些结构，就必须选择波长更短的光源，以提高显微镜的分辨率。

1932年Ruska发明了以电子束为光源的透射电子显微镜，电子束的波长比可见光和紫外光短得多，并且电子束的波长与发射电子束的电压平方根成反比，也就是说电压越高波长越短。

目前TEM分辨力可达0.2纳米。

▽电子束与样品之间的相互作用图来源：《Characterization Techniques of Nanomaterials》[书]透射的电子束包含有电子强度、相位以及周期性的信息，这些信息将被用于成像。

TEM系统组件TEM系统由以下几部分组成：l 电子枪：发射电子。

由阴极，栅极和阳极组成。

阴极管发射的电子通过栅极上的小孔形成射线束，经阳极电压加速后射向聚光镜，起到对电子束加速和加压的作用。

l 聚光镜：将电子束聚集得到平行光源。

l 样品杆：装载需观察的样品。

l 物镜：聚焦成像，一次放大。

l 中间镜：二次放大，并控制成像模式（图像模式或者电子衍射模式）。

l 投影镜：三次放大。

l 荧光屏：将电子信号转化为可见光，供操作者观察。

l CCD相机：电荷耦合元件，将光学影像转化为数字信号。

▽透射电镜基本构造示意图来源：中科院科普文章原理透射电镜和光学显微镜的各透镜及光路图基本一致，都是光源经过聚光镜会聚之后照到样品，光束透过样品后进入物镜，由物镜会聚成像，之后物镜所成的一次放大像在光镜中再由物镜二次放大后进入观察者的眼睛，而在电镜中则是由中间镜和投影镜再进行两次接力放大后最终在荧光屏上形成投影供观察者观察。