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08透射电子显微镜参考课件

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透射电子显微镜原理及结构课件

透射电子显微镜原理及结构课件

观察与记录系统
荧光屏
将投影镜输出的像投影在荧光屏 上，便于观察。
摄像机
将荧光屏上的图像拍摄下来，记录 并传输至计算机进行后续处理。
图像处理软件
对摄像机拍摄的图像进行数字化处 理，如调整亮度、对比度、色彩平 衡等，以便更好地观察和分析样品 结构。
04
透射电子显微镜的操作 与维护
透射电镜的操作步骤
衍射是指波遇到障碍物或孔洞时，会沿着障碍物边缘弯曲传播的现象。 在透射电子显微镜中，电子波的衍射使得电子能够散射并形成明暗相间 的斑点或条纹。
电子的干涉与衍射
当电子通过透镜系统时，会受到电场和磁场的作用，从而改 变它们的波函数。透镜系统的设计使得电子在到达样品时具 有相同的相位，从而形成干涉现象。干涉使得电子在样品上 散射并重新聚焦，形成明暗相间的图像。
放置样品
将需要观察的样品放置在电镜 的样品台上，确保样品稳定不 动。
调节亮度与对比度
根据观察的需要，适当调节电 镜的亮度与对比度旋钮，使图 像更加清晰。
打开电源
首先打开透射电镜的电源开关， 确保电源正常。
调整焦距
通过调节焦距旋钮，使电镜的 物镜逐渐接近样品，直到清晰 看到样品的图像。
观察与记录
观察并记录样品的图像，可以 通过电镜的摄像系统或记录仪 进行记录。
衍射是指电子在遇到样品时，会沿着样品的晶格结构散射。 散射的角度取决于样品的晶格常数和电子的波长。通过测量 衍射斑点的位置和强度，可以获得样品的晶体结构和相信息 。
透射电镜成像原理
透射电镜的成像原理是将电子束通过 样品，然后使用透镜系统将散射的电 子聚焦并成像在荧光屏幕上。由于电 子的波长比可见光的波长要短得多， 因此透射电镜能够获得比光学显微镜 更高的分辨率。

《透射电子显微镜》课件

《透射电子显微镜》课件
光阑
限制照明区域，减小成像的视场，提高成像的分辨率 。
光路调节器
调节光路中的光束方向和大小，确保光束正确投射到 样品上。
成像系统
Hale Waihona Puke 物镜将样品上的图像第一次放 大并投影到中间镜上。
中间镜
将物镜放大的图像进一步 放大并投影到投影镜上。
投影镜
将中间镜放大的图像最终 放大并投影到荧光屏或成
像设备上。
真空系统
谢谢您的聆听
THANKS
透射电子显微镜技术不断改进，分辨率和放大倍数得到显著提 高。
透射电子显微镜技术不断创新，出现了许多新型的透射电子显 微镜，如高分辨透射电子显微镜、冷冻透射电子显微镜等。
透射电子显微镜的应用领域
生物学
观察细胞、蛋白质、核酸等生物大分子的 结构和功能。
医学
研究病毒、细菌、癌症等疾病的发生、发 展和治疗。
真空泵
01
通过抽气作用维持透射电子显微镜内部的高真空状态。
真空阀门
02
控制真空泵的工作时间和进气流量，以保持透射电子显微镜内
部真空度的稳定。
真空检测器
03
监测透射电子显微镜内部的真空度，当真空度不足时提醒操作
人员进行处理。
03
透射电子显微镜的操作与维护
透射电子显微镜的操作步骤
打开电源
确保实验室电源稳定，打开透射电子显微镜 的电源开关。
记录
对透射电子显微镜的使用和维护情况进行 记录，方便日后追踪和管理。
04
透射电子显微镜的样品制备技术
金属样品的制备技术
电解抛光
通过电解抛光液对金属样品进行抛光 ，去除表面杂质和氧化层，使样品表 面光滑、平整。
离子减薄

透射电子显微镜-TEM-医学课件

透射电子显微镜-TEM-医学课件
透射电子显微镜-TEM
Transmission electron microscope
1
内容
简介 结构原理 样品制备 透射电子显微像 选区电子衍射分析
2
TEM 简介
1898年J.J. Thomson发现电子 1924年de Broglie 提出物质粒子波动性假说和1927年实验的 证实。 1926年轴对称磁场对电子束汇聚作用的提出。 1932年，1935年，透射电镜和扫描电镜相继出现，1936年， 透射电镜实现了工厂化生产。 上世纪50年代，英国剑桥大学卡文迪许实验室的Hirsch和 Howie等人建立电子衍射衬度理论并用于直接观察薄晶体缺陷和 结构。 1965年，扫描电子显微镜实现商品化。 70年代初，美国阿利桑那州立大学J.M. Cowley提出相位衬度理 论的多层次方法模型，发展了高分辨电子显微象的理论与技术。 饭岛获得原子尺度高分辨像（1970) 。 80年代，晶体缺陷理论和成像模拟得到进一步发展，透射电镜和 扫描电镜开始相互融合，并开始对小于5埃的尺度范围进行研究。 90年代至今，设备的改进和周边技术的应用。
21
成像系统
照明系统
成像系统
观察记录系统
22
（1）物镜 物镜是将试样形成一次放大像和衍射谱。 决定透射电镜的分辨本领，要求它有尽可 能高的分辨本领、足够高的放大倍数和尽 可能小的像差。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。
3
透射电子显微镜-TEM
TEM用聚焦电子束作照明源，使 用于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。

透射电子显微镜TEM(PPT121页)

透射电子显微镜TEM(PPT121页)

透射电子显微镜 (Transmission Electron Microscope, TEM)
TEM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率、高放大倍数的电子光学 仪器。可同时实现微观形貌观察、晶体结构分析和成 分分析（配以能谱或波谱或能量损失 谱）。
为什么采用电子束而不用自然光？
β=±25度
EM420透射电子显微镜
（日本电子） 加速电压20KV、40KV、60KV、 80KV、100KV、120KV 晶格分辨率 2.04Å 点分辨率 3.4Å 最小电子束直径约2nm 倾转角度α=±60度
β=±30度
FEI Titan 80-300 kV S/TEM 世界上功能最强大的商用透射电子显 微镜 (TEM)。已迅速成为全球顶级研 究人员的首选 S/TEM，从而实现了 TEM 及 S/TEM 模式下的亚埃级分辨 率研究及探索。
➢ 电子显微镜发展史
1898年J.J. Thomson发现电子 1924年de Broglie 提出物质粒子波动性假说和1927年实验的证实。 1926年轴对称磁场对电子束汇聚作用的提出。 1932年，1935年，透射电镜和扫描电镜相继出现，1936年，透射电
镜实现了工厂化生产。 20世纪50年代，英国剑桥大学卡文迪许实验室的Hirsch和Howie等人
主要技术参数： 1.TEM分辨率 <1 2.STEM分辨率 <1 3.能量分辨率 <0.15eV 或 <0.25eV 4.加速电压 80-300kV
内容
8.1 简介 8.2 结构原理 8.3 样品制备 8.4 透射电子显微镜的电子衍射 8.5 透射电子显微镜图像分析
8.2 透射电子显微镜结构原理
电磁透镜的分辨本领比光学玻璃透镜提高一千 倍左右，可以达到2Å 的水平，使观察物质纳米 级微观结构成为可能。

《透射电子显微镜》课件

《透射电子显微镜》课件
优点和缺点
透射电子显微镜的优点包括高分辨率、高对比度、高灵敏度、大深度和号称百万倍的放大倍 数。缺点则包括成本高，需要复杂的样品处理和分析技能。
主要部件
透射电子显微镜主要由以下几个部分组成。
电子源
在透射电子显微镜中使用的电子通常来自热丝或发 射枪。电子的产生必须在真空下进行，以避免与气 体分子相互作用。
透镜系统
透射电子显微镜的透镜系统主要包括透镜、压电陶 瓷和扫描线圈等。这些设备可在电子束内部转移和 聚焦电子以生成清晰的图像。
检测器
工作原理
透射电子显微镜将电子束传递到样品中。当电子束穿过样品时，它们与样品中的原子和分子发生相互作用，并 形成一张图像。
1
电子束的生成
通过电子源产生电子束。在常见的电子源
潜在应用
透射电子显微镜在材料科学、生物学和半导体和微 电子学以外，有许多潜在应用。例如，透射电子显 微镜可以用于分析能量存储、生物医学和太阳能等 领域。
结束语
透射电子显微镜是一种强大的工具，可用于分析微观结构、了解材料性质和研究新技术。希望这个PPT课件能 让更多的人了解透射电子显微镜，并鼓励更多的人来研究和应用这项技术。
电子束的准直和聚焦
2
中，通过加热钨丝等材料来产生电子。
使用透镜系统将电子束准直和聚焦，以使
电子束具有较小的纵向、径向直径和透射
度。
3
电子束与样品的相互作用
电子束穿过样品并与样品中的电子云相互
作用，同时使样品产生信号。这些信号被
信号的检测检测器收集并解析透射电子显微镜样品与 电子束相互作用所生成的信号。
应用
透射电子显微镜在各种不同的领域中都有广泛的应用，其中包括材料科学、生物学和半导体和微电子学。

透射电子显微镜课件

透射电子显微镜课件

还原到物平面
为象散引起的最大焦距差； 透镜磁场不对称，可能是由于极靴被污染，或极靴的机械不 对称性，或极靴材料各项磁导率差异引起。象散可由附加磁场的 电磁消象散器来校正。
透镜平面
平面B
物
光轴
P PA PB fA
平面A
图1-5（b）象散
3）色差
电子的能量不同，从而波长不一造成的，电子透镜的焦距随着电子 能量而改变，因此，能量不同的电子束将沿不同的轨迹运动。产生的 漫散圆斑还原到物平面，其半径为
CM200-FEG场发射枪电镜
加速电压20KV、40KV、80KV、 160KV、200KV 可连续设置加速电压 热场发射枪 晶格分辨率 1.4Å 点分辨率 2.4Å 最小电子束直径1nm 能量分辨率约1ev 倾转角度α=±20度 β=±25度
JEM-2010透射电镜
加速电压200KV LaB6灯丝 点分辨率 1.94Å
透射电镜---技术指标
包括 ●分辨本领(亦称分辨率) 表征电镜观察物质微观细节的能力，它是标志电镜水 平的首要指标。 ●放大率 ●加速电压 ●自动化程度及所具备的功能等。
点分辨率(点分辨本领)：
定义：电子图像上刚能分 辨开的相邻两点在试样 上的距离。 测量方法： 在照片上量出两个斑点 中心之间的距离，除以 图像的放大倍数。 近代高分辨电镜的点分 辨率可达0.3 nm。
日本日立公司H－700 电子显微镜，配有双倾台 ，并带有7010扫描附件和 EDAX9100能谱。该仪器 不但适合于医学、化学、 微生物等方面的研究，由 于加速电压高，更适合于 金属材料、矿物及高分子 材料的观察与结构分析， 并能配合能谱进行微区成 份分析。
● ● ● ● ●
分 辨 率：0.34nm 加速电压：75KV－200KV 放大倍数：25万倍 能 谱 仪：EDAX－9100 扫描附件：S7010

08透射电子显微镜ppt课件

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近代电镜配有电视装置，这对动态研究是极为有利的。
二 . 真空系统
为了保证电子在整个通道中只与样品发生相互作用，而
不与空气分子碰撞，因此，整个电子通道从电子枪至照相底
板盒都必须置于真空系统之内，一般真空度为
毫米
汞柱。
如果真空度不够，就会出现下列问题：
1）高压加不上去
2）成象衬度变差
3）极间放电
4）使钨丝迅速氧化，缩短寿命
近代仪器除了上述电源部分外，尚有自动操作程序控制 系统和数据处理的计算机系统
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2.2 透射电镜的主要性能指标
分辨率 放大倍数 加速电压
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一. 分辨率
分辨率是透射电镜的最主要性能指标，它表征电 镜显示亚显微组织、结构细节的能力。两种指标：
点分辨率—表示电镜所能分辨的两点之间的最小 距离；
或Y形状。 （2）阳极：加速从阴极发射出的电子。为了安全，一般都是
阳极接地，阴极带有负高压。 （3）控制极：会聚电子束；控制电子束电流大小，调节象的
亮度。 阴极、阳极和控制极决定着电子发射的数目及其动能，因此，
人们习惯上把它们通称为“电子枪”。 （4）聚光镜：由于电子之间的斥力和阳极小孔的发散作用，
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20
7
光源 聚光镜
试样 物镜
电子镜 聚光镜
试样 物镜
中间象 目镜
中间象 投影镜
图2－2
毛玻璃 照相底板
观察屏
8
照相底板
电镜一般是电子光学系统、真空系统和供电系统三大部分组成。
一 . 电子光学系统 图2-1 是近代大型电子显微镜的剖面示意图，从结构上看，和
光学透镜非常类似。 1. 照明部分 （1）阴极：又称灯丝，一般是由0.03~0.1毫米的钨丝作成V
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CEISS902电镜
加速电压50KV、80KV W灯丝 顶插式样品台 能量分辨率1.5ev 倾转角度α=±60度
转动4000
24.07.2020
Philips CM12透射电镜
加速电压20KV、40KV、60KV、80KV 、100KV、120KV LaB6或W灯丝 晶格分辨率 2.04Å 点分辨率 3.4Å 最小电子束直径约2nm； 倾转角度α=±20度
亮度。 阴极、阳极和控制极决定着电子发射的数目及其动能，因此，
人们习惯上把它们通称为“电子枪”。 （4）聚光镜：由于电子之间的斥力和阳极小孔的发散作用，
电子束穿过阳极小孔后，又逐渐变粗，射到试样上仍然过大。聚光 镜就是为克服这种缺陷加入的，它有增强电子束密度和再一次将发 散的电子会聚起来的作用。
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β=±25度
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图2－1
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1 2 3
4 4 5 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 16
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光源 聚光镜
试样 物镜
电子镜 聚光镜
试样 物镜
中间象 目镜中间象 Biblioteka 影镜图2－2毛玻璃
24.07.2020
照相底板
观察屏
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照相底板
电镜一般是电子光学系统、真空系统和供电系统三大部分组成。
高分辨电镜的设计分为两类：一是为生物工作者设计的，
具有最佳分辨本领而没有附件；二是为材料科学工作者设计的， 有附件而损失一些分辨能力。另外，也有些设计，在高分辨时 采取短焦距，低分辨时采取长焦距。
我们这里先看一看一些电镜的外观图片，再就电镜共同的 结构原理和日趋普及的分析电镜的有关部分做一介绍。
24.07.2020
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阴极（接 负高压） 控制极（比阴极 负100~1000伏）
阳极 电子束
聚光镜
试样
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图2-3 照明部分示意图
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2. 成象放大部分
这部分有试样室、物镜、中间镜、投影镜等组成。 （1）试样室：位于照明部分和物镜之间，它的主要作用是通过 试样台承载试样，移动试样。 （2）物镜：电镜的最关键的部分，其作用是将来自试样不同点 同方向同相位的弹性散射束会聚于其后焦面上，构成含有试样结构 信息的散射花样或衍射花样；将来自试样同一点的不同方向的弹性 散射束会聚于其象平面上，构成与试样组织相对应的显微象。投射 电镜的好坏，很大程度上取决于物镜的好坏。 物镜的最短焦距可达1毫米，放大倍数约为300倍，最佳分辨本 领可达1埃，目前，实际的分辨本领为2埃。 为了减小物镜的球差和提高象的衬度，在物镜极靴进口表面和 物镜后焦面上还各放一个光阑，物镜光阑（防止物镜污染）和衬度 光阑（提高衬度） 在分析电镜中，使用的皆为双物镜加辅助透镜，试样置于上下 物镜之间，上物镜起强聚光作用，下物镜起成象放大作用，辅助透 镜是为了进一步改善场对称性而加入的。
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CM200-FEG场发射枪电镜
加速电压20KV、40KV、80KV、 160KV、200KV 可连续设置加速电压
热场发射枪
晶格分辨率 1.4Å 点分辨率 2.4Å 最小电子束直径1nm 能量分辨率约1ev 倾转角度α=±20度
β=±25度
JEM-2010透射电镜
加速电压200KV LaB6灯丝 点分辨率 1.94Å
第八章 透射电子显微镜
透射电镜的结构原理 射透电镜的主要性能
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2.1 透射电镜的结构原理
目前，风行于世界的大型电镜，分辨本领为2~3 埃，电压为 100～500kV，放大倍数50~1200000倍。由于材料研究强调综 合分析，电镜逐渐增加了一些其它专门仪器附件，如扫描电镜、 扫描透射电镜、X射线能谱仪、电子能损分析等有关附件，使其 成为微观形貌观察、晶体结构分析和成分分析的综合性仪器， 即分析电镜。它们能同时提供试样的有关附加信息。
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（3）中间镜和投影镜： 中间镜和投影镜和物镜相似，但焦距较长。它的作用是将来
自 物镜的的电子象再放大，最后显示在观察屏上，得到高放大倍 率的 电子象。
（4）相对位置
试样、物镜、中间镜、投影镜四者之间的相对位置是：试样 放在物镜的物平面上（物镜的物平面接近物镜的前焦面），物镜 的象平面是中间镜的物平面，中间镜的象平面是投影镜的物平面。 物镜、中间镜、投影镜三者结合起来，给出电镜的总放大倍率。
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JEM-2010透射电镜
加速电压200KV LaB6灯丝 点分辨率 1.94Å
24.07.2020
EM420透射电子显微镜
加速电压20KV、40KV、60KV、
80KV、100KV、120KV
晶格分辨率 2.04Å
点分辨率 3.4Å
最小电子束直径约2nm
倾转角度α=±60度
β=±30度
一 . 电子光学系统 图2-1 是近代大型电子显微镜的剖面示意图，从结构上看，和
光学透镜非常类似。 1. 照明部分 （1）阴极：又称灯丝，一般是由0.03~0.1毫米的钨丝作成V
或Y形状。 （2）阳极：加速从阴极发射出的电子。为了安全，一般都是
阳极接地，阴极带有负高压。 （3）控制极：会聚电子束；控制电子束电流大小，调节象的
2
日本日立公司H－700 电子显微镜，配有双倾台 ，并带有7010扫描附件和 EDAX9100能谱。该仪器 不但适合于医学、化学、 微生物等方面的研究，由 于加速电压高，更适合于 金属材料、矿物及高分子 材料的观察与结构分析， 并能配合能谱进行微区成 份分析。
● 分 辨 率：0.34nm ● 加速电压：75KV－200KV ● 放大倍数：25万倍 ● 能 谱 仪：EDAX－9100 ● 扫描附件：S7010
（5）中间镜的衍射作用 中间镜除了起放大作用外，还起衍射作用。这是因为通过减
弱中间的电流，增大其物距，使其物平面与物镜的后焦面相重， 这样就可以把物镜后焦面上形成的电子的电子衍射花样投射到中 间镜的象平面。
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近代电镜一般都有两个中间镜、两个投影镜。30万倍以上成 象时，物镜、两个中间镜和两个投影镜同时起放大作用。低倍时， 关掉物镜，第一个中间镜对试样进行第一次成象，这样因为物距 加长，加之改变投影镜的电流，总的放大倍数可在仪一千倍以下。 图2-4、2-5是三级放大和极低放大率成象示意图。