08形貌分析TEM

b 明场象
不锈钢中孪晶的明、暗场相
三、 TEM 样品制备
1. TEM 样品的特点 样品要薄：100KV, t=1000Å-2000Å 样品厚度与高压、材料有关 高质量样品的重要性
2. 样品类型
粉末 （0维） 薄膜 （2维） 块体 (3维)
3. 制备方法
（1）粉末样品 有机溶剂分散法 （Cu 网） 环氧树脂镶嵌法 电镀法
SEM： 形貌分析，主要作表面形貌分析， 制样简单。
分辨率比光镜高，但不及 TEM。
TEM：形貌＋结构，分辨率高，rc＝2-3 Å，制样较复杂 HRTEM：微区结构分析， 如：晶格相， 原子相。
AEM （TEM＋EDS，EELS）：微区成分和结构分析
2. 新近发展的结构分析手段
场离子显微镜： 原子相， 制样特别困难 （针尖样品） STM、AFM： 原子相， 材料组装 （仅作表面分析）
一个物点经透镜后，其象成了一个园斑，rs.m 物面上散焦半径<rs
（2）象散： 磁场的对称性被破坏所致
相同的径向处，磁场强度不同，聚焦能力不同，引 起焦距变化 f。
（3） 色差： 电流、电压不稳定所致
一个物点聚 焦在一个园
斑内
以上各象差中最重要的是 球差
（4）最佳孔径角：
5. 景深（Df）和焦长(DL) 电磁透镜具有景深大、焦长长的特点 Df 1/ DL M/
减薄：
双喷减薄――电化学减薄 特点： 电解液，电压， 电流，温度是重要因素，只适 合于导电样品。
离子减薄――重离子轰击减薄 特点： 任何样品都适合。
双喷减薄
离子减薄
小结
电磁透镜的成象原理和TEM的基本构造以及各部 分的作用
应掌握的要点：

tem对于掺杂的表征
一、tem简介
透射电子显微镜（Transmission Electron Microscope，简称TEM）是一种常用的高分辨率电子显微镜，广泛应用于材料、生命科学、医学等领域。

TEM通过电子枪发射电子束，经过聚光镜和物镜的会聚作用后穿透样品，并在荧光屏幕上投影出样品的形貌和结构。

二、掺杂的表征
掺杂是指将杂质引入材料中，以改变材料的物理、化学和机械性能。

掺杂的表征是研究掺杂对材料结构和性能的影响。

通过TEM可以观察到掺杂后材料内部的结构变化，例如晶格畸变、晶体缺陷等。

这些结构变化会对材料的物理、化学和机械性能产生重要影响。

三、tem对于掺杂的表征的应用
1.观察晶格畸变：TEM可以观察到掺杂后材料中的晶格畸变，从而了解掺杂对材料结构的影响。

晶格畸变会影响材料的力学、热学和电学性能。

2.观察晶体缺陷：通过TEM可以观察到掺杂后材料中的晶体缺陷，例如位错、空位等。

这些缺陷会对材料的力学和电学性能产生重要影响。

3.观察界面结构：TEM可以观察到材料界面处的结构，例如界面扩散、界面反应等。

这些界面结构会影响材料的力学和热学性能。

四、结论
透射电子显微镜（TEM）作为一种高分辨率的电子显微镜，在材料科学中具有广泛的应用价值。

通过TEM可以观察到掺杂对材料结构和性能的影响，从而更好地了解材料的性质和性能。

因此，在材料科学领域中，TEM对于掺杂的表征具有重要意义。

度为ρ和厚度为t旳样品上，若入射电子数为n，经过
厚度为dt后不参加成象旳电子数为dn，则入射电子散
射率为
单个原子旳散射截面
dn N dt A 0
每单位体积样品旳散射面积
n
M
单位体积样品中包括旳原子个数
厚度为dt旳晶体总散射截面
将上式积分，得：
N
N0
exp
N A 0t
M
式中N0为入射电子总数(即t=0时旳n值)，N为最终参 加成像旳电子数。
G t
当A、B两区不是由同一种物质构成时，衬 度不但取决于样品旳厚度差，还取决于样品旳 原子序数差。
一样旳几何厚度，含重原子散射作用强， 相应旳明场像暗；反之，由轻原子构成旳区域， 散射作用弱，相应旳明场像亮．
复型样品旳制备中，常采用真空镀膜投影 旳措施，因为投影（重）金属或萃取第二相粒 子旳原子序数总是比复型材料大得多，所以经 过投影旳复型图像衬度要高得多。
特点
透射电镜旳明显特点是辨别本 事高。目前世界上最先进旳透射 电镜旳辨别本事已到达0.1nm,可 用来直接观察原子像。
相 位 衬 度
衍射衬度
位错
质厚衬度
二相粒子萃取复型 样品制备示意图
45钢900℃水淬， 600℃回火1h，6000×
• 具有一定能量旳电子束与样品发生作用，透过样品 旳电子束，携带了反应样品微区厚度、平均原子序 数、晶体构造或位向差别旳多种信息，这么旳电子 束经放大后形成反应这些信息旳透射电子像。
微镜辨别率旳理论极限。若用波长最短旳可见光(λ= 390nm )作
照明源，则
r0≈200nm 200nm是光学显微镜辨别本事旳极限
怎样提升显微镜旳辨别率
• 根据透镜辨别率旳公式，要想提升显微镜旳辨别率，关键 是降低照明光源旳波长。

TEM电子透射电镜TEM的优点有以下几个:1(信息采集范围小。

这是TEM最大的一个优点。

TEM的实验区域可以极其微小，可以直接在极微小区域内取得数据。

现在最先进的TEM已经可以对小于0.1纳米的区域进行拍照和分析。

在各种科学仪器中，只有扫描探针显微镜能达到这样的分析尺度。

但是二者不能相互替代，扫描探针显微镜研究范围只局限于表面，TEM 得到的信息来自样品的三维结构。

但是这种微小的分析尺度有时候也会带来局限性，下面会谈到。

2(工作模式多样。

透射电子显微镜(Transmission electron microscope，TEM)不仅仅具有通常显微镜的放大作用。

它还可以作为一台电子衍射仪提供样品的结构信息。

配合各种信号探测器，它又能对样品做化学成分或者磁、电性能的分析。

并且这些功能之间的转换非常方便，甚至可以同时进行。

TEM的缺点主要在以下几个方面:1(破坏性样品制备。

TEM需要很薄的样品使电子束能够穿过。

对于大多数材料，要求在微米以下。

这显然远远低于通常块体材料的厚度，所以需要认为地把样品减薄。

这实际上是个对材料的破坏过程。

这个过程有可能使样品发生变化，以致最终看到的并非材料原先的性质，而是制样过程引入的假象。

2(电子束轰击。

TEM中使用高能电子束照射样品，电子能量在105,106eV量级，并且束流密度很高。

换句话说就是在实验过程中大量高能量电子被持续地倾泻到样品上。

大部分电子会毫无遮挡地穿过样品，其余的电子会和样品里的原子发生碰撞，并且可能在碰撞时向原子传递能量。

样品吸收能量后可能出现多种变化，比如温度升高，原子电离，原子移动，等等。

而这些变化又可能引发更多相关变化，比如相变，缺陷移动，结构崩塌，原子迁移，等等。

某些情况下，研究人员会有意识地利用轰击作用研究材料的变化情况，但是多数情况下这种作用是不利的。

3(真空环境。

TEM实验需要在真空环境里进行，至少目前还是这样。

这种环境可能会对材料的性质或结构有影响，尤其是做表面研究的时候。