透射电镜解析-精

透射电镜电子图象形成原理
1．散射衬度象 ① 单个原子对入射电子的散射：
弹性散射、非弹性散射 ② 散射衬度象成原理
I/I0＝e-N/Aσρt 散射衬度象：样品特征通过对电子散射能力 的不同形成的明暗差别象。 2．衍射衬度象 3．相位衬度象
电子的散射与衍射
当从电子枪发射的一束电子沿一定入射方向进入 物质内部后，由于与物质的相互作用，使电子的 运动方向发生改变，这一过程称为物质对电子的 散射。在散射过程中，如果入射电子只改变运动 方向，而不发生能量变化，称为弹性散射。如果 被散射的入射电子不但发生运动方向的变化，同 时还损失能量，则称为非弹性散射。
透射电子显微镜
1 透射电镜主要结构 2 透射电镜电子图象形成原理 3 透射电镜样品制备 4 电子衍射及结构分析
透射电子显微镜
透射电子显微镜是利用电子的波动性 来观察固体材料内部的各种缺陷和直接观 察原子结构的仪器。尽管复杂得多，它在 原理上基本模拟了光学显微镜的光路设计， 简单化的可将其看成放大倍率高得多的成 像仪器。一般光学显微镜放大倍数在数十 倍到数百倍，特殊可到数千倍。而透射电 镜的放大倍数在数千倍至一百万倍之间， 有些甚至可达数百万倍或千万倍。
(a)
Re
-
θ (b)
由于电子的质量与原子核相比是一个可以忽略的 小量，在电子与原子核碰撞过程中原子核可以认 为是固定不动的，原子核对电子的吸引力满足距 离平方反比定律。如果原子的原子序数为Z,核电 荷Ze，电子的电荷-e，势能为 V Ze2
R
散射角θ的大小由入射电子与核的距离Rn决定。 在半径为Rn的散射截面内，电子的散射角大于 θ,有关系式
① 在同一试样上把物相的形貌观察与结构分析 结合起来；
② 物质对电子的散射更强，约为X射线的一百 万倍，特别适用于微晶、表面和薄膜的晶体结构 的研究，且衍射强度大，所需时间短，只需几秒 钟。

对于同一物相、同一衍射花样各圆环而言，（C2/a2）为 常数，有 R12：R22：…：Rn2=N1：N2：…：Nn 此即指各衍射圆环半径平方（由小到大）顺序比等于各圆 环对应衍射晶面N值顺序比。 立方晶系不同结构类型晶体系统消光规律不同，故产生衍 射各晶面的N值顺序比也各不相同。 参见表6-1，表中之m即此处之N（有关电子衍射分析的文 献中习惯以N表示H2+K2+L2，此处遵从习惯）
TEM的典型应用
1.形貌观察 晶粒(颗粒)形状，形态，大小，分布等 2.晶体缺陷分析 线缺陷：位错（刃型位错和螺型位错） 面缺陷：层错 体缺陷：包裹体 表面、界面（晶界、粒界）等 3.组织观察 晶粒分布、相互之间的关系，杂质相的分布、与主晶相的 关系等 4.晶体结构分析、物相鉴定（电子衍射） 5.晶体取向分析（电子衍射）
不锈钢中的网形位错
长石中的位错
(a)层错面位置及衬度示意图
(b)层错明场像(BF)及暗场像(DF)
层错的衬度特征
晶粒（1）与周围4个晶粒（2、3、4、5）间晶粒边界的衍衬像
110
] （c）SADP，B//[010]
NiAl（7）合金中的析出相 （a）明场像，g=220 （b）中心暗场像，g=110 （c）SADP（选区衍射谱），B//[110] （c）SADP，B//[010]
衍射衬度成像光路图
多晶电子衍射成像原理与衍射花样特征




多晶电子衍射成像原理
样品中各晶粒同名（HKL）面倒易点集合 而成倒易球（面），倒易球面与反射球相交 为圆环，因而样品各晶粒同名（HKL）面 衍射线形成以入射电子束为轴、2为半锥角 的衍射圆锥。不同（HKL）衍射圆锥2不 同，但各衍射圆锥均共顶、共轴。 各共顶、共轴（HKL）衍射圆锥与垂直于 入射束的感光平面相交，其交线为一系列同 心圆（称衍射圆环）即为多晶电子衍射花样。 多晶电子衍射花样也可视为倒易球面与反射 球交线圆环（即参与衍射晶面倒易点的集合） 的放大像。 电子衍射基本公式及其各种改写形式也适用 于多晶电子衍射分析，式中之R即为衍射圆 环之半径。

G t 36
当A、B两区不是由同一种物质组成时，衬
度不仅取决于样品的厚度差，还取决于样品的
原子序数差。
同样的几何厚度，含重原子散射作用强，
相应的明场像暗；反之，由轻原子组成的区域，
散射作用弱，相应的明场像亮．
复型样品的制备中，常采用真空镀膜投影
的方法，由于投影（重）金属或萃取第二相粒
的圆盘，圆盘面垂直于入射电
子束，并且每个入射电子射中
一个圆盘就发生偏转而离开原
入射方向；未射中圆盘的电子
则不受影响直接通过。
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散射截面的大小
按Rutherford模型，当入射电子经过原子核附近时，
其受到核电场的库仑力-e2Z/rn2作用而发生偏转，其轨
迹是双曲线型。散射角n的大小取决于入射电子和原
0.2~0.3nm
有效放大倍数
103×
106×
物镜孔径角
约700
＜10
景深
较小
较大
焦长
较短
较长
像的记录
照相底板
照相底板
正是由于 α很小， TEM的 景深和焦 长都20很大
• TEM成像系统可以实现两种成像操作：一种是将物 镜的像放大成像，即试样形貌观察；另一种是将物 镜背焦面的衍射花样放大成像，即电子衍射分析。
度为ρ和厚度为t的样品上，若入射电子数为n，通过
厚度为dt后不参与成象的电子数为dn，则入射电子散
射率为
单个原子的散射截面
dn N dt A 0
每单位体积样品的散射面积
n
M
单位体积样品中包含的原子个数
厚度为dt的晶体总散射截面
将上式积分，得：
N
N
0
exp

透射电镜的图像具有高分辨率， 能够清晰地展示样品的细节和结
构。
立体感强
透射电镜的图像具有很强的立体感 ，能够呈现出样品的层次感和深度 。
色彩丰富
透射电镜的图像可以通过不同的染 色技术呈现出丰富的色彩，增强视 觉效果。
透射电镜的图像解析步骤
图像获取
通过透射电镜获取样品的图像。
特征提取
从图像中提取出样品的主要特征，如细胞核 、细胞质等。
。
透射电镜的维护与保养
定期清洁透射电镜的镜筒和样品室，保持清洁度。 定期更换透射电镜的灯丝，保证电子源的正常工作。
检查透射电镜的真空系统和气体系统是否正常工作，确 保电子束传输畅通无阻。
定期进行校准和维护，确保透射电镜的各项参数准确性 和稳定性。
透射电镜的图像解
05
析
透射电镜的图像特点
高分辨率
复型样品制备
总结词
复型样品制备是为了保护原样品，将其复制成另一种材料并制成薄膜，以便在电镜中观察其微观结构 。
详细描述
复型样品制备通常采用硅橡胶、环氧树脂等材料作为基质，将原样品放置在基质中，经过聚合、固化 等步骤后，将原样品取出，留下一个与原样品相似的薄膜。制备过程中需要注意控制温度和压力，以 确保复型样品的准确性和稳定性。
冷冻样品制备
总结词
冷冻样品制备是为了保持生物样品的活 性和天然状态，将样品快速冷冻并制成 薄膜，以便在电镜中观察其微观结构。
VS
详细描述
冷冻样品制备通常采用液氮等低温介质将 生物样品迅速冷冻，然后将其转移到冷冻 切片机中进行切片。制备过程中需要严格 控制温度和切片的厚度，以确保样品的结 构和成分不受影响。同时，冷冻样品制备 还可以用于观察细胞内部的结构和动态过 程。