透射电子显微镜实验报告
透射电子显微镜的基本结构及成像原理认知实验
一、实验目的
1.理解透射电子显微镜（TEM : transmission electron microscope）的成像原理。
2.观察透射电子显微镜基本部件的名称，了解其用途；
二、实验仪器
仪器：JEM-2100UHR 透射电子显微镜（JEOL）
透射电子显微镜用高能电子束作为照明源。利用从样品下表面透出的电子束来成像。原理及结构与透射式光学显微镜一样。世界第一台透射电子显微镜是德国人鲁斯卡1936年发明的。他与发明扫描隧道显微镜的学者一起获得1982年的诺贝尔物理奖。目前透射电子显微镜的生产厂家有日本的日立（HITACHI）、日本电子（JEOL）、美国FEI、德国LEO。
透射电子显微镜的功能：主要应用于材料的形貌、内部组织结构和晶体缺陷的观察；物相鉴定，包括晶胞参数的电子衍射测定；高分辨晶格和结构像观察；纳米微粒和微区的形态、大小及化学成分的点、线和面元素定性定量和分布分析。样品要求为非磁性的稳定样品。可观察的试样种类：复型样品，金属薄膜和粉末试样，玻璃薄膜和粉末试样，陶瓷薄膜和粉末试样。
三、实验内容
（一）透射电镜成像原理
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成像原理进行描述，也就是：平行光照射到一个光栅或周期物样上时，将产生各级衍射，在透镜的后焦面上出现各级衍射分布，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，产生的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。图1示意地画出了平行光照射到光栅后，在衍射角为θ的方向发生的衍射以及透射光线的光路图。如果没有透镜，则这些平行的衍射光和透射光将在无穷远处出现夫琅和费衍射花样，形成衍射斑D和透射斑T。插入透镜的作用就是把无穷远处的夫琅和费衍射花样前移到透镜的后焦面上。后焦面上的衍射斑（透射斑视为零级衍射斑）作为光源产生次波干涉，在透镜的像平面上出现一个倒立的实像。如果在像平面放置一个屏幕，则可在屏幕上看到这个倒立的实像。 （二）透射电镜的结构
《透射电子显微学》课程论文：
结合自己的研究方向，通过查阅文献，撰写HRTEM在有关凝聚态物质微结构和成分分析方面的应用论文。内容要求有分析原理、分析方法、样品制备、结果分析与解读、相关应用的总结及参考文献。
论文字数3000，文献不少于5篇。
《材料微观分析方法》考试作业
思考论述题（含电子衍射作业）
1、场发射扫描电镜(FSEM)为何具有更高的空间分辨率？叙述在纳米材料研究中的主要应用。
2、论述衍射衬度像在材料研究中的主要应用。
3、何为结构象？HREM相位衬度像的主要影响因素？
4、STEM方式中HADDF高分辨像的原理和特点是什么？（与相位衬度像比较）
5、为何重视研究材料特别是纳米材料的表（界）面结构？列出你所了解的表面（结构和组成）研究的主要手段。
6、SPM家族的主要仪器有哪些？简述各自的原理和分析特点。
7、试比较AFM/STM、AFM/SEM、STM/HRTEM的特点、样品要求和应用范围。
8、AEM/EDS微区定量成分分析的原理与主要影响因素。
9、讨论待分析研究的一固体块状样品（金属材料、非金属如陶瓷功能材料、高分子材料、复合材料、薄膜材料等），若需获得较全面的显微学信息如表面形态、组织结构和大小、晶体结构与取向、缺陷和界面结构、原子结构、表面结构、表面吸附、界面粘结、掺杂元素及其分布等，由样品制备方法始，根据所介绍仪器 FSEM、HREM STM、AFM，按从宏观到微观，由表及里，整体－部分－整体的分析原则，设计分析路线，説明各个仪器所能得到的样品信息。
10、若我们已能从原子开始设计和建造先进材料，你会选择从哪开始呢？
(Idea,Function,Object,tool,Technique,Material
透射电子显微术解析病毒粒子结构
一、透射电子显微术概述
透射电子显微术（Transmission Electron Microscopy，简称TEM）是一种利用电子束作为照明源，通过样品的透射电子成像技术。它能够提供高分辨率的图像，广泛应用于材料科学、生物学、化学等领域。透射电子显微术的发展，不仅能够推动相关学科的研究，还将对整个科学技术领域产生深远的影响。
1.1 透射电子显微术的基本原理
透射电子显微术的基本原理是利用电子束穿过样品，通过样品的透射电子在荧光屏上形成图像。电子束的波长比可见光短得多，因此能够提供更高的分辨率。电子束的产生、加速、聚焦和扫描等过程都需要精密的控制。
1.2 透射电子显微术的应用领域
透射电子显微术的应用领域非常广泛，包括但不限于以下几个方面：
- 材料科学：用于研究材料的微观结构和性质，如晶体结构、缺陷、界面等。
- 生物学：用于观察细胞、病毒、蛋白质等生物大分子的结构和功能。
- 化学：用于研究化学反应的动态过程，如催化剂的表面结构和反应机理。
二、透射电子显微术在病毒粒子结构解析中的应用
透射电子显微术在病毒粒子结构解析中具有重要作用，能够提供病毒粒子的高分辨率图像，帮助科学家深入理解病毒的结构和功能。
2.1 病毒粒子结构解析的重要性
病毒粒子结构解析的重要性主要体现在以下几个方面：
- 促进病毒学研究：通过解析病毒粒子的结构，可以深入了解病毒的复制机制、感染机制和免疫逃逸机制。
- 推动疫苗和药物开发：了解病毒粒子的结构有助于设计有效的疫苗和药物，提高抗病毒治疗的效果。
- 增强公共卫生防御能力：通过研究病毒粒子的结构，可以更好地预测和应对病毒的传播和变异。
2.2 透射电子显微术在病毒粒子结构解析中的关键技术
透射电子显微术在病毒粒子结构解析中的关键技术包括以下几个方面：
- 高分辨率成像技术：通过提高电子束的分辨率，获得病毒粒子的高清晰度图像。
- 样品制备技术：通过优化样品制备方法，保证病毒粒子在电子束照射下的稳定性和完整性。
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：
sin61.0dn （1-1）
式中，为光的波长，n为折射系数，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射线和γ射线波长较短，但是难以会聚聚焦。
1924年德布罗（De Broglie）证明了快速粒子的辐射，并发现了一种高速运动电子，其波长为0.05A。，这比可见的绿光波长短十万倍！又过了两年布施（Busch）提出用轴对称的电场和磁场聚焦电子线。在这两个构想基础上，1931-1933年鲁斯卡（Ruska）等设计并制造了世界上第一台透射电子显微镜。经
