透射电子显微分析PPT课件

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D
平
行
光
T
光栅
后焦面 透镜
倒 立 像 像平面
透射电子显微镜工作原理示意图
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3.1.2 透射电镜结构
电子显微镜与光学显微镜比较
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3.1.3 透射电镜电子光学系统
透射电镜一般是电子光学系统、真空系统和电源与 控制系统三大部分组成。电子光学系统通常称为镜 筒，是透射电子显微镜的核心，它又可以分为照明 系统、成像与放大系统和观察记录系统。
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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的电子图 像，这就是成像操作；如果把中间镜的物 平面和物镜的背焦面重台，则在荧光屏上 得到一幅电子衍射花样，这就是透射电镜 的电子衍射操作。
在物镜的像平面上有一个选区光阑，通过 它可以进行选区电子衍射操作。
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Leabharlann Baidu影镜
景投深影：镜在的保作持用图像是清把晰经的中前间提镜下放，的允许像试(或样电沿电子 镜衍轴射向花移样动)的进距一离步范放围。大，并投影到荧光屏上， 焦它深也（是焦一长个）短：焦在距保持的图强像磁清透晰镜的。前提下，允许
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照明系统
照明系统由电子枪、加速管、聚光镜以及 相应的平移、倾转和对中等调节装置组成， 其作用是提供一束亮度高、照明孔径半角 小、平行度好、束流稳定的照明源。
为了满足明场和暗场成像的需要，照明束 可以在5度范围内倾转。
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电子枪
电子枪可分为热阴极电子枪和场发射电子枪。 热阴极电子枪的材料主要有钨丝(W)和六硼化镧
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物镜
物镜是TEM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 会聚于其像平面上，构成与试样组织相对应 的显微像。
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TEM分辨本领的高低主要取决于物镜；
物镜是强励磁短焦距的透镜（f＝1~3mm）， 物镜的分辨率主要取决于极靴的形状和加 工精度。一般来说，极靴的内孔和上下极 靴之间的距离越小，物镜的分辨率越高， 所以高分辨电镜的可倾转角度往往比较小；
(LaB6) 场发射电子枪又可以分为热场发射、冷场发射和
肖脱基（Schottky）场发射。Schottky场发射也归 到热场发射。场发射电子枪的材料必须是高强度 材料，一般采用的是单晶钨，但现在有采用六硼 化镧(LaB6)的趋势。下一代场发射电子枪的材料 极有可能是碳纳米管。
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聚光镜
聚光镜用来会聚电子枪 射出的电子束，以最小 的损失照明样品，调节 照明强度、孔径半角和 束斑大小。
一般电镜至少采用双聚 光镜，对于较新的电镜， 很多采用二聚光镜加一 个mini聚光镜的模式； 甚至有采用三聚光镜加 一个mini聚光镜的情况。
聚光镜示意图
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第一聚光镜 一般是短焦距强励磁透镜，作用是将电子枪 得到的光斑尽量缩小，
在现代分析电镜中，物镜皆由两部分组成， 分为上物镜和下物镜，试样置于上下物镜 之间，上物镜起强聚光作用，下物镜起成 像放大作用。
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中间镜
中间镜是弱励磁的长焦距变倍透镜，在电 镜操作中，主要是通过中间镜来控制电镜 的总放大倍率。
当放大倍数>1时，用来进一步放大物镜像； 当放大倍数<1时，用来缩小物镜像。
样的照射面积； 由于第二聚光镜为弱透镜，增加了聚光镜和样
品之间的距离，有利于安装聚光镜光阑和束偏 转线圈等附件。
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成像与放大系统
成像与放大系统主要由样品室、物镜、中 间镜、投影镜及物镜光阑和选区光阑组成。
作用是将穿过试样的电子束在透镜后成像 或成衍射花样，并经过物镜、中间镜和投 影镜接力放大。
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3.1 TEM构造及工作原理
透射电子显微镜是以波长极短的电子束作 为照明源，用电磁透镜聚焦成像的一种高 分辨率、高放大倍数的电子光学仪器。
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3.1.1 成像原理
透射电子显微镜电子光学系统的工作原 理可以用普通光学中的阿贝成像原理进行描 述：
平行光照射到一个光栅或周期物样上时， 将产生各级衍射，在透镜的后焦面上产生各 级衍射分布，得到与光栅或周期物样结构密 切相关的衍射谱；这些衍射又作为次级波源 产生次级波在高斯像面上发生干涉叠加，得 到光栅或周期物样倒立的实像。
透射电子显微分析
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参考书：
《金属X射线衍射与电子显微分析技术》 （李树棠）
《透射电子显微学》（黄孝瑛） 《材料分析测试技术——材料X射线衍射与
电子显微分析》（周玉、武高辉）
荧投光影屏镜、的照激相底磁片电或流CC是D接固受定器的等图，像因记为录成设像备沿电 电子镜束轴进向入移投动的影距镜离时范孔围径。 角很小，因此它的 景深和焦长都非常大。即使电镜的总放大 倍数有很大的变化，也不会影响图像的清 晰度。
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观察与记录系统
观察和记录装置包括荧光屏、照相机（底 片记录）、TV相机和慢扫描CCD。
第二聚光镜 长焦距弱透镜，它将第一聚光镜得到的光源 会聚到试样上，一般来说，该透镜对光源起 放大作用。
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双聚光镜的优点：
扩大了光斑尺寸的变化范围，在不同的模式下， 可以通过改变第一聚光镜的电流，选择所需要 的光斑尺寸；
可以减小试样的照射面积，减少试样的温升； 观察时可以通过改变第二聚光镜电流，改变试
不同电镜的荧光屏发光强度是不同的，有 的电镜的荧光屏看起来不亮，但电子的强 度是很强的，比如某些场发射电镜，所以 选择曝光时间时要注意；
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照相用的底片是一种对电子束很敏感的感 光材料制成，这种材料对绿光比较敏感， 对红光基本不反应，因此可以在红光下换 片和洗底片；
TV相机是直接将光信号转变为电信号，反 应速度极快，但不利于记录；
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透射电子显微镜（TEM， Transmission Electron Microscopy）
采用高速运动的电子束作为照明光源，具 有极高的空间分辨本领，甚至可以达到亚 埃级。
结合其他附件和电镜技术，可以同时获得 材料的微区形貌、成分和晶体结构等多种 相关信息。
已成为材料科学研究中不可或缺的重要分 析手段之一。