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 λs in 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
透射电子显微镜的原理 XXX （大庆师范学院物理与电气信息工程学院2008级物理学200801071293黑龙江大庆163712） 摘要：透射电子显微镜在成像原理上与光学显微镜类似。它们的根本不同点在于光学显微镜以可见光作照明束，透射电子显微镜则以电子为照明束。在光学显微镜中将可见光聚焦成像的玻璃透镜，在电子显微镜中相应的为磁透镜。由于电子波长极短，同时与物质作用遵从布拉格(Bragg)方程，产生衍射现象，使得透射电镜自身在具有高的像分辨本领的同时兼有结构分析的功能。 关键词：第一聚光镜；第二聚光镜；聚光镜阑；物镜光阑；选择区光阑；中间镜 作者简介：XXX（1988-），黑龙江省绥化市绥棱县，物理与电气信息工程学院学生。 0引言： 工业多相催化剂是极其复杂的物理化学体系。长期以来,工业催化剂的制备很大程度上依赖于经验和技艺,而难以从原子分子水平的科学原理方面给出令人信服的形成机制。为开发更高活性、选择性和稳定性的新型工业催化剂,通过各种表征技术对催化剂制备中的过程产物及最终产品进行表征是一个关键性的基础工作。在当前各种现代表征手段中,透射电子显微镜尤其是高分辨透射电子显微镜,可以在材料的纳米、微米区域进行物相的形貌观察、成分测定和结构分析,可以提供与多相催化的本质有关的大量信息,指导新型工业催化剂的开发。 为什么透射电子显微镜有如此高的分辨率那？本文阐述了透射电子显微镜的工作原理。 1透射电子显微镜的定义/组成 1.1定义 在一个高真空系统中，由电子枪发射电子束， 穿过被研究的样品，经电子透镜聚焦放大，在荧光 屏上显示出高度放大的物像，还可作摄片记录的一 类最常见的电子显微镜称为透射电子显微镜。[1] 1.2组成 透射电子显微镜由照明系统、成像系统、记录 系统、真空系统和电器系统组成。（如图1） 2透射电子显微镜的照明系统 照明系统的作用是提供亮度高、相干性好、束 流稳定的照明电子束。它主要由发射并使电子加速 的电子枪和会聚电子束的聚光镜组成。图1透射电子显微镜结
电子显微学报980118 电子显微学报 科技期刊 J ournal Of Chinese Electron Microscopy Society 1998年 第17卷 第1期 Vol.17 No.1 January 1998 高分辨电子显微像的定量分析与应用* I.基于图像处理的高分辨像定量分析方法 兰建章 王绍青 谢天生 于瀛大 孟祥敏 李斗星 (中国科学院金属研究所固体原子像开放实验室，沈阳 110015) 摘 要 本文通过研究高分辨电子显微像的图像处理技术，系统地建立了两种高分辨原 子像亮点中心精确定位的处理方法：灰度梯度检测法和峰谷提取-灰度平均法。基于原 子像亮点中心定位技术，使用最小二乘法，建立了测量高分辨像中局部点阵参数和晶 格畸变的实际处理过程。结合像模拟、图像匹配等手段，详细研究了从高分辨像中提 取元素分布、原子结构等信息的定量分析方法；并建立了一套UNIX平台上的高分辨像 定量分析程序包，具有较高的精度和广泛的用途。 关键词 高分辨电子显微像 点阵畸变 定量分析 图像处理 近年来，由于计算机技术的飞速发展及应用，使得显微学中有关图像的接收、传 输、处理与再现技术得以新的发展。目前，电子显微学正在向一个埃的尺度进行综合 显微分析，向电镜控制自动化与电子显微像分析的定量化方向前进［1］。高分辨电子 显微学也向更精确的定量化方向发展，并成为当前具有吸引力的研究领域之一［2］。 原子像亮点中心的精确确定是一项基础性的工作。尽管在许多复杂结构中，像点与原 子列位置并非一一对应，但在许多简单情形下，结构投影成完全分开的原子列，像的 解释便大大简化，此时原子像亮点可对应于原子、原子团或通道，成像亮点位置与结 构仍然有着一致的对应关系。因此，如何精确确定成像亮点中心，对于测量局部点阵 常数、晶格畸变以及晶界的平移和旋转具有重要作用［3］。同时，依据晶格畸变的分 布，可以获得原子尺度上化学元素、应变场分布等微观信息。从前，人们通过眼睛的 观察，在照片上直接测量点阵参数的变化，事实上，这相当不准确，对于畸变量小的 点阵，更是无能为力。现在利用计算机图像处理技术，依据高分辨像衬度的变化规律， 可以对像中的亮点精确确定并测量其变化。在此基础上可对高分辨像进行各种定量化 分析。 file:///E|/qk/dzxwxb/980118.htm（第 1／8 页）2010-3-22 18:36:13
透射电子显微学考题 (1)最常用的两种透射电镜工作模式图（像模式和衍射模式）？ 100kev, 200keV, 300 keV, 400 keV的电子波长？ (2)电子和物质的相互作用分几种散射？电子和薄样品如何作用？电子和厚样品 如何作用？非弹性散射和弹性散射的角度一般是多少？何种角度弹性散射容易变为非相干的？样品变厚，前-背散射的份额如何变化？薄样品的TEM中，假定最多只有几次散射发生？TEM像由何种电子所成？ (3)电子散射和X-射线散射的机制和强度对比区别？ (4)非晶衍射？多晶衍射？单晶衍射的特征 (5)透射电镜中的几种主要像差是什么？它们的来源是什么？ (6)在倒格子空间中，画出电子衍射公式表示的含义？ (7)bcc和fcc衍射消光条件的结构因子推导过程？ (8)画出fcc [110]和[111] 带轴的衍射示意图（标衍射点），说明角度来源。 (9) 请说明图A中的衍射细节来源 (10)根据fcc结构的菊池线和衍射带轴，标出下图中的衍射点 (11)请给出以下Si[110]高分辨图像的标度(放大倍数), 两个最密排晶面.
12，为什么用电子来观察 13，什么是分辨率 14，电子与物质如何作用 15，什么是场深 16，什么是衍射 17，透射电子显微镜的局限性 (1)取样的局限性在哪些方面 (2)如何解释透射电镜像 (3)电子束损伤和安全性表现在那里 (4)样品的准备和注意事项 18，透射电子显微镜有哪些，如何简称 19，电子的波粒二像性如何表达的 20，透射电子显微镜的基本结构和每一部分的作用 21，透射电镜依赖什么原理工作？用大偏角或小偏角电子工作？入射束，散射束和直接束的含义？
一、实验名称 透射电子显微镜用于无机纳米材料的检测。 二、实验目的 1.认知透射电子显微镜的基本原理，了解有关仪器的主要结构； 2.学习利用此项电子显微技术观察、分析物质结构的方法，主要包括：常规成 像、高分辨成像、电子衍射和能谱分析等； 3.重点帮助学生掌握纳米材料等的微观形貌和结构测试结果的判读，主要包括： 材料的尺寸、大小均匀性、分散性、几何形状，以及材料的晶体结构和生长取向等。 三、实验原理 透射电子显微技术自20世纪30年代诞生以来，经过数十年的发展，现已成为材料、化学化工、物理、生物等领域科学研究中物质微观结构观察、测试十分重要的手段，尤其是近20多年来，纳米材料研究的快速发展又赋予这一电子显微技术以极大的生命力，可以这样说，没有透射电子显微镜，就无法开展纳米材料的研究。 透射电子显微镜在成像原理上与光学显微镜是类似的，所不同的是光学显微镜以可见光做光源，而透射电子显微镜则以高速运动的电子束为“光源”。在光学显微镜中，将可见光聚焦成像的是玻璃透镜；在电子显微镜中，相应的电子聚焦功能是电磁透镜，它利用了带电粒子与磁场间的相互作用。 在真空系统中，由电子枪发射出的电子经加速后，通过磁透镜照射在样品上。透过样品的电子被电子透镜放大成像。成像原理是复杂的，可发生透射、散射、吸收、干涉和衍射等多种效应，使得在相平面形成衬度（即明暗对比），从而显示出透射、衍射、高分辨等图像。对于非晶样品而言，形成的是质厚忖度像，当入射电子透过此类样品时，成像效果与样品的厚度或密度有关，即电子碰到的原子数量越多，或样品的原子序数越大，均可使入射电子与原子核产生较强的排斥作用——电子散射，使面通过物镜光阑参与成像的电子强度降低，忖度像变淡。另外，对于晶体样品而言，由于入射电子波长极短，与物质作用满足布拉格
—1— 第25章 透射电子显微镜 透射电子显微技术自20世纪30年代诞生以来，经过数十年的发展，现已成为材料、化学化工、物理、生物等领域科学研究中物质微观结构观察、测试十分重要的手段。电子显微学是一门探索电子与固态物质结构相互作用的科学，电子显微镜把人眼睛的分辨能力从大约0.2 mm 拓展至亚原子量级（<0.1nm)，大大增强了人们观察世界的能力。尤其是近20多年来，随着科学技术发展进入纳米科技时代，纳米材料研究的快速发展又赋予这一电子显微技术以极大的生命力，可以这样说，没有透射电子显微镜，就无法开展纳米材料的研究；没有电子显微镜，开展现代科学技术研究是不可想象的。目前，它的发展已与其他学科的发展息息相关，密切联系在一起。 25.1 基本原理 透射电子显微镜在成像原理上与光学显微镜是类似的（图25-1），所不同的是光学显微镜以可见光做光源，而透射电子显微镜则以高速运动的电子束为“光源”。在光学显微镜中，将可见光聚焦成像的是玻璃透镜；在电子显微镜中，相应的电子聚焦功能是电磁透镜，它利用了带电粒子与磁场间的相互作用。 理论上，光学显微镜所能达到的最大分辨率d ，受到照射在样品上的光子波长λ以及光学系统的数值孔径N A 的限制： 2sin 2A d n N λ λ α=≈ （25-1） 在20世纪初，科学家就已发现理论上使用电子可以突破可见光的光波波长限制（波长范围400~700nm ）。由于电子具有波粒二象性，而电子的波动特性则意味着一束电子具有与一束电磁辐射相似的性质。电子波长可以通过徳布罗意公式使用电子的动能推导出。由于在TEM 中，电子的速度接近光速，需要对其进行相对论修正： e λ≈ （25-2） 式中，h 表示普朗克常数；m 0表示电子的静质量；E 是加速电子的能量；c 为光速。电子显微镜中的电子通常通过电子热发射过程或者采用场电子发射方式得到。随后电子通过电势差进行加速，并通过静电场与电磁透镜聚焦在样品上。透射出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。 在真空系统中，由电子枪发射出的电子经加速后，通过磁透镜照射在样品上。透过样品的电子被电子透镜放大成像。成像原理是复杂的，可发生透射、散射、吸收、干涉和衍射等多种效应，使得在相平面形成衬度（即明暗对比），从而显示出透射、衍射、高分辨等图像。对于非晶样品而言，形成的是质厚衬度像，当入射电子透过此类样品时，成像效果与样品的厚度或密度有关，即电子碰到的原子数量越多，或样品的原子序数越大，均可使入射电子与原子核产生较强的排斥作用——电子散射，使面通过物镜光阑参与成像的电子强度降低，衬度像变淡。另外，对于晶体样品而言，由于入射电子波长极短，与物质作用满足布拉格（Bragg ）方程，产生衍射现象，在衍射衬度模式中，像平面上图像的衬度来源于两个方面，一是质量、厚度因素，二是衍射因素；在晶体样品超薄的情况下（如10nm 左右），可使透射电子显微镜具有高分辨成像的功能，可用于材料结构的精细分析，
高分辨电子显微术实验报告 一、简述透射电镜(TEM)基本成像原理——衍射,衍衬,高分辨像；利用光学透镜的成像光路图，示意画出TEM 成像光路图。 个人陈述：其实投射电镜(TEM)的工作原理和光学显微镜的工作原理基本类似。二者不同的是用的成像工具不同，前者用电子束作为光源，用电磁透镜代替光学透镜汇聚电子束。根据De Broglie 关于电子也具有光子类似的波动的性质，可以得出电子的波长 ?-?+=+==A V V c m eV eV m h p h 2/162/12 /1200) 109778.01(26.12)]2/1(2[λλ 取电压为100KV 时，可以得出电子的波长为 A 0037.0，大约是可见光极限短波的 610-。根据Abbe 支出光学显微镜的分辨率本领受到光波衍射的限制，其分辨率极限为： α λsin 61.0n R = 由此可见要提高分辨率就要缩短光源的波长λ和增大数值孔径角αsin n 。数值孔径角的增幅是很有限的，所以必须采取波长短的光源来提高分辨率。从上边的分析可以看出，电子的波长是可见光波长的十万分之一，因此TEM 是一种高分辨率，高放大倍数的仪器。 电子衍射的原理： 当电子沿着一定方向射入试样后，在物质的电场作用下发生改变，发生所谓的弹性散射和非弹性散射。在弹性散射情况下，电子受原子集合体的散射后，各原子散射的电子波可相互干涉，使合成电子波的强度角分布受到调制，形成衍射。从衍射图的强度测量可得出原子相对位置的信息。如果衍射束的能量远远小于入射束的能量，就可运用一次散射近似理论。这时，衍射波振幅作为空间角分布的函数就是试样内部电场电势函数的傅里叶变换，观察到衬度与试样电势分布成比例的高分辨结构像，从而获得试样晶体结构及原子排列直观像的信息。
高分辨电子显微学中常用的图像处理和图像模拟方法 Tina(2010-09-28 11:29:48) 降低噪音： （1）傅立叶变换过滤法：布拉格滤波、环形滤波和孪生滤波，用Gatan 的DigitalMicrograph都可以搞定 布拉格滤波：选择周期性的布拉格点，主要是突出周期性信息； 环形滤波：选择感兴趣的频率信息，可以用来处理界面和多次孪晶等的高 分辨像； 孪生滤波：选择两个布拉格点。 （2）实空间平均法 主要用于处理生物大分子的图像，也有人用来处理沸石的低剂量高分辨像，主要有两个过程：相关计算和图像强度的叠加。 图像模拟： 用的最多的就是C-M多层法了，现在国内常用的程序有EMS，JEMS，Cerius2， 在线模拟：http://cimewww.epfl.ch和https://www.doczj.com/doc/845906308.html,/default.asp 图像处理（透过图像处理可以直接得到样品的出射波或投影势分布）： 解卷法：最大熵解卷和直接法解卷，代表人物：物理所的李方华先生和范 海福先生，国内专业做高分辨像处理的独此一家，使用的软件：VEC（完整晶体）和DEC（缺陷），这两个软件都是李老师和范老师他们那个组自己发展起来的，厉害！！ 波函数重构：
（1）TIE/MEM（强度等效传递/最大熵），代表人物：陈福荣等 （2）抛物面法(Van Dyck方法)，代表人物：M.Op de Beeck和D.Van Dyck（比利时） （3）最大似然法，代表人物：W.M.J.Coene和A.Thust（荷兰） （4）Wiener过滤，代表人物：A.I.Kirkland（Oxford） 前三种方法要求有20张高分辨像，而且这些像必须是系列焦点的，如果有一张像因为震动或其他原因而模糊，那么这个系列就不能用了。这三种方法中最大似然的方法比较成熟，可以处理完整晶体和缺陷的高分辨像，已经有商业化的程序TrueImage。
第五章 扫描透射电子显微分析技术(STEM)
本章主要内容 5.1 STEM概述及发展史 51STEM 5.2 STEM构造及工作原理 5.3 STEM主要功能及应用 5.4 STEM最新进展及发展趋势 参考书：R.J.Keyse et al，Introduction to Scanning Transmission Electron Microscopy， 参考书：R J Keyse et al Introduction to Scanning Transmission Electron Microscopy BIOS Scientific Publishers Limited，1998。
51STEM STEM是指透射电子显微镜中有扫描附件者，尤其是指采发射电枪作成的扫描透射电镜扫描透射5.1 STEM 概述采用场发射电子枪作成的扫描透射电子显微镜。扫描透射电子显微分析是综合了扫描和普通透射电子分析的原理和特点而出现的一种新型分析方式STEM能够获得TEM所特点而出现的一种新型分析方式。STEM能够获得TEM所不能获得的一些关于样品的特殊信息。STEM技术要求较高，要非常高的真空度，并且电子学系统比TEM和SEM都要复要非常高真度，并子学系和都要复杂。 扫描透射电子显微镜是透射电子显微镜的一种发展。扫描透射电子显微镜是透射电子显微镜的种发展扫描线圈迫使电子探针在薄膜试样上扫描，与扫描电子显微镜不同之处在于探测器置于试样下方，探测器接受透射束散射束放在荧光 电子束流或弹性散射电子束流，经放大后，在荧光屏上显示与常规透射电子显微镜相对应的扫描透射电子显微镜的明场像和暗场像明场像和暗场像。
电子显微学报Ｊ．Ｃｈｈ Ｅｌｅｃｔｒ．Ｍｉｃｒｏｓｃ．Ｓｏｃ ３３７ ｃｄＧｄ２（ｗ０２）４晶体的高分辨电子显微研究 孙 威１，孙桂芳２，张泽１，侯碧辉２ （北京工业大学１固体微结构研究所，２数理学院，北京１０００２２） 闪烁晶体材料用于探测丫、ｘ射线的能量和强度，在安全检测、各种射线检测装置的运行中起着关键性的作用。、例如ｃｄｗ（）。是良好的闪烁晶体，对ｘ射线吸收系数大，辐射长度短，可使高能物理探测器做得十分密集，从而降低整个谱仪的造价。近年来，由于（：１１ｗ０。晶体具有优越的光学性能，使它成为了应用在Ⅺ：Ｔ探测器ｌ：的首选闪烁体材料。众所周知，晶体材料的物理性质与其结构有密切的联系，为了寻找提高发光效率的有效途径，人们还尝试向ｃｄｗ０。晶体中搀杂各种稀土离子，系统地测定和比较发光性质的变化，、此外，还生长出了含有稀土组成元素的晶体，，（：ｔｌＧｄ，（ｗｏ，）。晶体是否具有和ｃｄｗ０。晶体相同的结构尚未搞清。本研究的目的就是应用高分辨电子显微技术研究这种新人工ｃｄｗ【）。晶体的结构． 电镜试样的制备采用粉碎法，将粉碎的细小碎 片分散到覆盖有多孔碳膜的铜网上。电子衍射实验和高分辨电子显微观察在加速电压为２００ｋＶ的ＪＥＯＬ一２０１０Ｆ电镜上完成。ｃｄＧｄ：（ｗＯ：）；是新的人工生长晶体，其结构未知。首先通过电子衍射的系统大角度倾转实验，确定了ｃｄＧｄ，（ｗＯ：）。晶体具有体心正方结构。晶格常数为Ⅱ＝６＝０．５２ ｎｍ，ｃ＝１．１３ ｎｍ。图ｌａ及１ｂ分别给出了ｃｄＧｄ：（ｗＯ，）。晶体［０１０］方向的电子衍射和同方向的高分辨电子显微结构像。从图１ｂ（右上角的薄区部分）可以看到ｃｄＧ也（ｗ０。）。晶体由近似正方型的小结构单元的排列构成。通过高分辨观察和理论像计算，建立了ｃｄＧｄ２（ｗ０：）。的原子结构模型。实际上ｃｄＧｄ：（ｗＯ，）。晶体十分复杂，在沿［００１］方向还清楚地观察到相互垂直的调制结构。本研究还对调制结构特征进行了分析，指出这样的结构将对ｃｄＧｄ：（ｗ０：）。晶体的物性产生重要影响。 图１ ｃｄＧｄ：（ｗ０：）。晶体沿［０１０］方向的电子衍射谱（ａ）和高分辨电子显微结构像（ｂ）。Ｂａｒ＝１ｎｍ 万方数据
第２４卷第３期２００５年６月 电子显微学报 Ｊｏ岫ｌｏｆＣ璇ｍ∞日优ｔｍｎ腼ｃｍ∞ｏｐｙＳ∞ｉｅ锣Ｖｏｌ－２４．Ｎｏ．３ ２００５—６ 文章编号：１０００．６２８１（２００５）０３．０１６５．０６ 原子分辨率晶体结构的高分辨电子显微学研究 唐春艳，李方华” （中国科学院物理研究所，北京凝聚态物理国家实验室，北京１０００８０） 摘要：本文以ＧａＰ｛１１１｝孪晶界面高分辨电子显微像为例，将解卷处理和动力学散射效应校正相结合的技术应用于晶体界面处显微像的研究。椭圆窗口作为一种新的手段用于含有面缺陷晶体的傅里叶滤波和衍射振幅校正。 所用ＧａＰ｛１１１｝高分辨像的模拟参数对应于２００ｋＶ场发射高分辨电子显微镜。经过图像处理之后，不同样品厚度的模拟像均转变成结构像，其中原子柱均显示在正确的位置上。对ＧａＰ进行解卷处理的临界厚度做了详细的讨论。 关键词：界面结构；解卷处理；动力学散射效应校正 中图分类号：０７６６文献标识码：Ａ 晶体中的界面对材料的力学、物理和化学性质等有重要的影响，而界面处的原子组态与晶体生长过程的温度、气压、生长速度等密切相关，所以研究界面的特性，如晶界、面缺陷、裂纹及吸收层等，能更好地控制晶体的生长，而对界面特性的了解在很大程度上依赖于对晶体界面原子分布信息的了解ｎ’２１。 自上世纪７０年代以来，随着高分辨电子显微学技术的发展，当所研究的样品足够薄时，在高分辨电镜的（以下简称电镜）ｓｃｈｅｒｚｅｒ聚焦¨ｏ附近获得的高分辨电子显微像（以下简称高分辨像）可以直接反映晶体的结构。然而，最常用的中等电压电镜（２００～３００ｋＶ）点分辨本领较低，如２００ｋＶ的电镜，其点分辨本领约０．２ｎｍ，不足以分辨开所有的原子。另一方面，由于受电镜衬度传递函数（ｃｏｎｔｍｓｔｔ姗ｓｆｅｒｆｕｎｃｔｉｏｎ（ｃＴＦ））的影响，所得的高分辨像未必反映晶体结构。用超高压电镜¨］、球差校正电镜ｂ１或透射扫描电镜的ｚ衬度像模式№ｏ等，均可以直接观察原子级分辨率的晶体结构。另外，可以用传统的中等电压透射电镜，再通过事后的图像处理技术来提高像的分辨率。出射波重构方法（ｅｘｉｔ＿ｗａｖｅｒｅｃｏｎｓｔｍｃｔｉｏｎ）。Ｌ副和解卷方法（ｉ眦ｇｅｄｅｃｏｎｖｏｌｕｔｉｏｎ）∽’１例可以将最常用的中等电压场发射电镜显微像分辨率提高至电镜的信息分辨极限，同时把像转换为晶体的结构像。 基于赝弱相位物体近似¨川的解卷方法发展于上世纪８０年代，最初将单张高分辨像与相应的电子衍射数据相结合，测定完整晶体的未知结构¨２“４｜。近年来，为使解卷技术应用于研究晶体的缺陷结构¨０’１５１，发展了一项用于减少动力学散射效应的衍射振幅校正方法（ｄｙｌｌａＩＩｌｉｃｓｃａｔｔｅｒｉｎｇｅ雎ｃｔｃｏｍｃｔｉｏｎ）¨…。用这种方法，已经成功地研究了ｓｉ和黝Ｇｅ晶体中不同类型的位错核心ｎ７’１８｜。 本文的目的是进一步发展衍射振幅校正方法，使之适用于晶体的面缺陷附近原子组态的研究。重点在于改进傅里叶滤波和动力学散射效应校正的方法，应用于ＧａＰ｛１１ｌ｝孪晶界面的模拟场发射高分辨像。 １方法 １．１解卷原理 在赝弱相位物体近似下［１“，当晶体的厚度超出弱相位物体的厚度而小于一定的临界值时，像的强度表达为： Ｊ（ｒ）＝１＋２占妒７（，）＊旷１［ｒ（日）］（１）式中，Ｊ（ｒ）表示像强度，少“和＊分别为反傅里叶变换和卷积符号，ｒ和日分别是正空间和倒空间中的坐标矢量，ｒ（日）为衬度传递函数，９７（ｒ）为晶体的赝投影势分布函数ｎ…，它正确地反映投影结构的原子位置，但是重原子的衬度比在弱相位物体近似下所得到的衬度弱，轻原子的衬度则相反。对（１）式作傅里叶变换得： ｉ（日）＝ｄ（日）＋２盯Ｆ７（日）ｒ（日）（２）式中，巧＝丌，Ａｕ为相互作用常数，Ａ表示电子波长，ｕ为电镜加速电压，ｉ（日）是像强度的傅里叶变换， 收稿日期：２００５—０３．１０ 基金项目：国家自然科学基金资助项目（Ｎｏ．１０４７４１２２）． Ｆｈｍｄａ６蚰ｉｔｅｍ：Ｎａｔｉ叩ａｌＮａＩｕｒａｌＳｃｉｅｎｃｅＦＯＩｌｌｌｄａⅡｏｎｏｆｃｌｌｉｎａ（Ｎｏ．１０４７４１２２）．作者简介：唐春艳（１９７８一），女（汉族），四川遂宁人，博士． ＊通讯作者：李方华（１９３２一），女（汉族），广东德庆人，教授，博士研究生导师
透射电子显微镜的现状与展望 透射电子显微镜方面主要有：高分辨电子显微学及原子像的观察，像差校正电子显微镜，原子尺度电子全息学，表面的高分辨电子显微正面成像，超高压电子显微镜，中等电压电镜，120kV，100kV分析电镜，场发射枪扫描透射电镜及能量选择电镜等，透射电镜将又一次面临新的重大突破；扫描电子显微镜方面主要有：分析扫描电镜和X射线能谱仪、X射线波谱仪和电子探针仪、场发射枪扫描电镜和低压扫描电镜、超大试样室扫描电镜、环境扫描电镜、扫描电声显微镜、测长／缺陷检测扫描电镜、晶体学取向成像扫描电子显微术和计算机控制扫描电镜等。扫描电镜的分辨本领可望达到0.2—0.3nm并观察到原子像。 电子显微镜(简称电镜，EM)经过五十多年的发展已成为现代科学技术中不可缺少的重要工具。我国的电子显微学也有了长足的进展。电子显微镜的创制者鲁斯卡(E.Ruska)教授因而获得了1986年诺贝尔奖的物理奖。电子与物质相互作用会产生透射电子，弹性散射电子，能量损失电子，二次电子，背反射电子，吸收电子，X射线，俄歇电子，阴极发光和电动力等等。电子显微镜就是利用这些信息来对试样进行形貌观察、成分分析和结构测定的。电子显微镜有很多类型，主要有透射电子显微镜(简称透射电镜，TEM)和扫描电子显微镜(简称扫描电镜，SEM)两大类。扫描透射电子显微镜(简称扫描透射电镜，STEM)则兼有两者的性能。为了进一步表征仪器的特点，有以加速电压区分的，如：超高压(1MV)和中等电压(200—500kV)透射电镜、低电压(～1kV)扫描电镜；有以电子枪类型区分的，如场发射枪电镜；有以用途区分的，如高分辨电镜，分析电镜、能量选择电镜、生物电镜、环境电镜、原位电镜、测长CD-扫描电镜；有以激发的信息命名的，如电子探针X射线微区分析仪(简称电子探针，EPMA)等。半个多世纪以来电子显微学的奋斗目标主要是力求观察更微小的物体结构、更细小的实体、甚至单个原子，并获得有关试样的更多的信息，如标征非晶和微晶，成分分布，晶粒形状和尺寸，晶体的相、晶体的取向、晶界和晶体缺陷等特征，以便对材料的显微结构进行综合分析及标征研究。近来，电子显微镜(电子显微学)，包括扫描隧道显微镜等，又有了长足的发展。下面见介绍部分透射电镜和扫描电镜的主要性能 1.高分辨电子显微学及原子像的观察 材料的宏观性能往往与其本身的成分、结构以及晶体缺陷中原子的位置等密切相关。观察试样中单个原子像是科学界长期追求的目标。一个原子的直径约为1千万分之2—3mm。因此，要分辨出每个原子的位置需要0.1nm左右的分辨本领，并把它放大约1千万倍。70年代初形