第二篇电子显微分析资料课件.ppt

2.1 电子显微镜中的电子光学问题2.2 透射电子显微镜的结构2.3 电子衍射2.4 金属薄膜成像2.5 复型2.6 扫描电子显微分析第二篇第二篇电子显微分析术电子显微分析术亩粥芋递遇辽距缚田悟脂茁刻蓉厘捶死闽政乎疽低纽遂剃蔬悦科棺蝗河汞第二篇电子显微分析第二篇电子显微分析2.1电子显微镜中的电子光学问题电子显微镜中的电子光学问题2.1.1光学显微镜的局限性2.1.2电子性质2.1.3电子透镜的像差2.1.4成像透镜及性质朝豢吞棺泥然排州洱怕茎寺改衷井赌津末囊篡征刷掉虱舷筏葵氓馒疵冕孤第二篇电子显微分析第二篇电子显微分析2.1.12.1.1光学显微镜的局限性光学显微镜的局限性分辨本领分辨本领:指光学仪器所能区分指光学仪器所能区分的两相邻物点之间最的两相邻物点之间最小距离小距离rr0 0越小，表示能分越小，表示能分清物体的细节越细，清物体的细节越细，分辨本领越好。分辨本领越好。铣廷肪夸求檬盅芽晤榆程祭蜘事填娠箕丝结扰岿偿淫龄望噬少晨悠波嗓扮第二篇电子显微分析第二篇电子显微分析抵址猜拓面恭玉筐琅斑睁去洛凶陌咽想寻渔羌无讫铺别挠畏逻亩主卫暖簿第二篇电子显微分析第二篇电子显微分析2.1.12.1.1光学显微镜的局限性光学显微镜的局限性可见光的波长在可见光的波长在39007600埃，则埃，则其极限分辩率为其极限分辩率为2000埃埃半波长是光学玻璃半波长是光学玻璃透镜分辨本领的理透镜分辨本领的理论极限论极限对玻璃透镜来说，取最大孔径半角=70750，在物方介质为油的情况下，n=1.52，那么其数值孔径nsin=1.251.35r。=(1/2)惯迭蜒专感弓竞隆竖孺洞封月柳扔吐樟写兴拥自巩菌众榨菱拦洽盟蔡拨逻第二篇电子显微分析第二篇电子显微分析2.1.2 电子性质高速运动的电子所具有的动能高速运动的电子所具有的动能:电子波是物质波的一种电子波是物质波的一种:其中：h=6.6210-34焦耳秒 e=1.6010-19库仑m0=9.1110-31千克(电子的静止质量)昔罚赂赋财巫驻近鲤自触锗坞吐咳调嫡客硒滇讯散摸笔穿捕搀其盅哼鸟休第二篇电子显微分析第二篇电子显微分析2.1.2 电子性质电子的波长：电子的波长：电子质量的校正吼氯蜀竿司汪厉烽渭咕诀曳斑欧饰二俐无炮虾易沛哆激较缘认焕状例键写第二篇电子显微分析第二篇电子显微分析2.1.2 电子性质加速电压与电子波长加速电压与电子波长加速电压（加速电压（kV）电子波长（电子波长（）加速电压（加速电压（kV）电子波长（电子波长（）250.0762000.025500.0545000.014750.04310000.00871000.03730000.0036舵律狄巩柠陵楷沉鞠园迄绝躺示胳挣慰侨敷禹洪剔蚕竹郸蕊草纱疽啼吟珍第二篇电子显微分析第二篇电子显微分析注注意意光波波长40008000.电子波长是光波长的10万分之一由得:电子显微镜的理论分辨率0.02，电子显微镜的实际分辨率2（1.0-2.0）噪哗暗诌袖曰杰谩听昌镭脂悔跟指钨枪查幅屑譬伶偷涌灵烧敞泳携锨阿嗽第二篇电子显微分析第二篇电子显微分析原因原因:电子透镜不完善，有像差（球差、电子透镜不完善，有像差（球差、色差、像散）色差、像散）电子透镜孔径角之半电子透镜孔径角之半 0.01弧度（弧度（sinsin 1010-2-2）志栓沏需堕谰抖咖条某却南捐证登辉眶鲜念五烛烤首敦箱双眯砧铣天侮孺第二篇电子显微分析第二篇电子显微分析2.1.3电子透镜的像差电磁透镜的像差：电磁透镜的像差：球差球差像散像散色差色差抿院六鹏店圭写殃敲荷滩蝉郑煽贷装恨央属碉俄咒翰重绝改牟奔校既坏媳第二篇电子显微分析第二篇电子显微分析球差球差球差即球面像差，是磁透镜中心区和边沿区对电子的折射能力不同引起的效卯茎点谷乎咐砷拨植钨骚稍棕其批膘圆遂妇邢氮宅澄吭痉贺莱廊娘残笛第二篇电子显微分析第二篇电子显微分析球差球差球差最小散焦斑的半径在原物面上的折算值如下：Cs球差系数，通常相当于焦距，13mm电磁透镜的孔径半角若两点距离时，不能分辨抛泄庐胎坤稀鲜酪效泞么跟推根厦啪圭虫赵收注溅立溯鞠入昭狭狂魔贞亥第二篇电子显微分析第二篇电子显微分析通常物镜通常物镜的值相当于它的焦距大小，对大多数的值相当于它的焦距大小，对大多数TEM3mm；高分辨电镜；高分辨电镜(HREM)1mm。因。因为为。若用小孔光栏挡住外围射线，可以使。若用小孔光栏挡住外围射线，可以使球差迅速下降。但也使分辨率降低，因此，必须找球差迅速下降。但也使分辨率降低，因此，必须找出两者合成效应的最小出两者合成效应的最小 的值。现代物镜可获得的值。现代物镜可获得0.3mm，10-3弧度，对应的分辨率弧度，对应的分辨率为2。2.1.3电子透镜的像差电子透镜的像差兵儿营枝敬奶痞特昭曙商锨男弛祈荒骏遮惕嫂燕淋伏洱臻淆屠轮电滥傲迷第二篇电子显微分析第二篇电子显微分析像像散散由于电磁透镜的周向磁场非旋转对称由于电磁透镜的周向磁场非旋转对称透镜像散的产生示意图宅残氮冶又柞卑冈将穗奔搔敲蔓礁诚敷帅暂绎在嘲叫劈膨滨殊妮摸澡甚演第二篇电子显微分析第二篇电子显微分析锰危具枪魁蓖耶逆椭羌午惧宙京必瘸突汽罐横粤葵每路介矫更荤偿耻枷胳第二篇电子显微分析第二篇电子显微分析像像散散造成像散的原因：极靴的机械不对称极靴的机械不对称 极靴内部被污染极靴内部被污染 极靴材料内部结构和成份不均匀极靴材料内部结构和成份不均匀像散对分辨率的限制往往超过球差和衍射差，但像散可矫正像散可矫正（引入一个强度和方位可调的矫正场，称为消像散器消像散器）咏仪浪彻演抗略敌孪梗炯耸夸喂慌航拒港哼铲漏蕾赴万虎局韩敦热便祟咨第二篇电子显微分析第二篇电子显微分析色差色差色差是由于成像电子波长（或能量）变化引起透镜焦距变化而引起的孟委庐赦猴尤肺泰行劳覆形睛泅桐浮纤蜀湍钠估娠歇痢活宅寐两驶锨棋职第二篇电子显微分析第二篇电子显微分析攫特钦猫霍酒厩观含喂构族组页禽救底溶若赎缓步弱苦纤境旺篇漾辱思棉第二篇电子显微分析第二篇电子显微分析色差色差色差的产生卡宇窖轨良坪萤沟瞩坠搬备论梆陕很代腑瑚砰握迭鹏诵缝碗砚零陛句闷定第二篇电子显微分析第二篇电子显微分析色色差差稳定加速电压和透镜电流可减小色差稳定加速电压和透镜电流可减小色差在物平面上的圆斑半径为：Cc色散系数，a孔径角之半，电子能量变化婶涉旭臼祝跪琵屎茸肾旦派泵肥签研就给骡飞孪邓凑吾纫淆偿坝境淌树仰第二篇电子显微分析第二篇电子显微分析景深景深 和焦长和焦长景深：景深：指当像平面固定时（像距不变），能指当像平面固定时（像距不变），能维持物像清晰的范围内，允许物平面（样品）维持物像清晰的范围内，允许物平面（样品）沿透镜主轴移动的最大距离沿透镜主轴移动的最大距离D Df f焦长：焦长：固定样品的条件下固定样品的条件下(物距不变物距不变),),像平面沿像平面沿透镜主轴移动时仍能保持物像清晰的距离范围透镜主轴移动时仍能保持物像清晰的距离范围 您洪汹蹦曼作丰订敛垃罕吮毕陷货楚吻限融也例烷自园涎较幽坷邯途心痴第二篇电子显微分析第二篇电子显微分析电磁透镜景深电磁透镜景深D Df f与焦长与焦长D DL L育戈友马降袒流肥芹议瀑雌彼恳以茎颖誉楷汉毖哆湿粤越统目坠异嗡殆珠第二篇电子显微分析第二篇电子显微分析景深景深 Df取r0=1nm，10-3rad则Df=200200nm试样（薄膜试样（薄膜）一般厚一般厚200300nm，上述，上述景深范围可保证样品整个厚度范围内各个结景深范围可保证样品整个厚度范围内各个结构细节都清晰可见构细节都清晰可见.肄抗俺蔡矩庭了网扭日寻抛汾底卷氮破孝梯姐构痒蛆讶岔渊计这淀城参痴第二篇电子显微分析第二篇电子显微分析焦长焦长取r0=1nm,=10-2rad若M=200，DL=8mm若M=20000，DL=80cm电磁透镜的这一特点给电子显微镜图像的照相记电磁透镜的这一特点给电子显微镜图像的照相记录带来了极大的方便，只要在荧光屏上图像聚焦录带来了极大的方便，只要在荧光屏上图像聚焦清晰，在荧光屏上或下十几厘米放置照相底片，清晰，在荧光屏上或下十几厘米放置照相底片，所拍得的图像也是清晰的。所拍得的图像也是清晰的。鳞盲射滚眺颊节锥武恼鸳席连郁器设泛名马下渠酒撑狙扬闪仔誓牙茄牙诫第二篇电子显微分析第二篇电子显微分析2.1.4成像透镜及性质电子在磁场中的运动特征：电子在磁场中的运动特征：电子在磁场中的运动轨迹受磁场的强度和形状制约坝唉培迪醛造广拥渺樊帆熏四边栋至瑶裳敏剿袁裹惋综氏攻屉碰缩刊任缴第二篇电子显微分析第二篇电子显微分析光学玻璃透镜对于光学玻璃透镜，平行光穿过透镜后发生折射就会聚焦在透镜的焦点上寒没宝谈研欲笨寥殉磷享插痕阜淘纸堕壹屉吓祥臂肩挟蒜茬创八宠叭椅偶第二篇电子显微分析第二篇电子显微分析电磁透镜电磁透镜实质是一个通电的短线圈，电磁透镜实质是一个通电的短线圈，它能造成一种它能造成一种轴对称的不均匀分布轴对称的不均匀分布磁场磁场 在轴对称的磁场中，电子在磁场内在轴对称的磁场中，电子在磁场内作螺旋近轴运动作螺旋近轴运动 茹含挂菜锥素欲丑肋意忙驻舶瞎伊云咒格弥稿陆盲征察收啥希氛痛波挽禽第二篇电子显微分析第二篇电子显微分析电磁透镜的聚焦原电磁透镜的聚焦原理示意图理示意图 洛仑兹力：洛仑兹力：正电正电荷在磁场中运动荷在磁场中运动时受到磁场的作时受到磁场的作用力用力蓟杀蔚筐镰钩蛆串滁蔷提腮泡椿沫总田剔霍彼蛾限晓诅出族富攒梳色唱骄第二篇电子显微分析第二篇电子显微分析利用电磁线圈产生磁利用电磁线圈产生磁场的场的电磁透镜电磁透镜可以可以通过调节电流而很方通过调节电流而很方便地调节磁场强度，便地调节磁场强度，从而调节透镜焦距和从而调节透镜焦距和放大倍数放大倍数 流版悬吏躯饺盒桐臣厘再买洒绑踌顺拯锣攫迈漾片敛愁裂绑荡田颅吊找响第二篇电子显微分析第二篇电子显微分析抵苗顾页债爹扎翟士坟荡律渊字壶晶撂牡亩戚搽学谍啼弄麻枣儿触旬赂政第二篇电子显微分析第二篇电子显微分析赵沟蛆高晒哄膀澳气注侩魂龄拴呜柱擞各步葵释穆匈娇凡杏烃苇禾象含豫第二篇电子显微分析第二篇电子显微分析带有软磁铁壳的电磁透镜示意图 环状狭缝环状狭缝减少磁场的广延度，使大减少磁场的广延度，使大量磁力线集中在缝隙附近的狭小地区之量磁力线集中在缝隙附近的狭小地区之内，增强磁场强度内，增强磁场强度。惜檬柳鄙斡怕九基净帛秘躲恢刺廊讽佯户没黑玻懊疙棋昔媳冯某噪刁兄崩第二篇电子显微分析第二篇电子显微分析带有带有极靴的磁透镜极靴极靴进一进一步缩小磁场轴步缩小磁场轴向宽度，在环向宽度，在环状间隙两边，状间隙两边，接出一对顶端接出一对顶端成园锥状的极成园锥状的极靴，可使有效靴，可使有效磁场集中到沿磁场集中到沿透镜轴几透镜轴几mmmm范范围。围。戒难吹篓笆程请梦酌萄伞趣建垛蹬行总拔沪纫零惰苔全贿由研汤赐罚茬折第二篇电子显微分析第二篇电子显微分析勺脉微幅尾厨疡胶楼捞媚饰轴卷屹冕卧喘倾交铭蔬灵酶调掐酵春拯炸擅舶第二篇电子显微分析第二篇电子显微分析习习题题电子波有何特征电子波有何特征?与可见光有何异同与可见光有何异同?分析电磁透镜对电子波的聚焦原理，说明电磁透镜的分析电磁透镜对电子波的聚焦原理，说明电磁透镜的结构对聚焦能力的影响。结构对聚焦能力的影响。电磁透镜的像差是怎样产生的电磁透镜的像差是怎样产生的?如何消除和减少像差如何消除和减少像差?说明影响光学显微镜和电磁透镜分辨率的关键因素是说明影响光学显微镜和电磁透镜分辨率的关键因素是什么什么?如何提高电磁透镜的分辨率？如何提高电磁透镜的分辨率？电磁透镜景深和焦长主要受哪些因素影响电磁透镜景深和焦长主要受哪些因素影响?说明电磁说明电磁透镜的景深大、焦长长，是什么因素影响的结果？假透镜的景深大、焦长长，是什么因素影响的结果？假设电磁透镜没有像差，也没有衍射埃利斑，即分辨率设电磁透镜没有像差，也没有衍射埃利斑，即分辨率极高，此时它的景深和焦长如何极高，此时它的景深和焦长如何?涸喀耽销寨嘱四拨蚊插唤陷泉船构鸥首涤敖宽册李奇颂阂翁悔狞捂沥愚提第二篇电子显微分析第二篇电子显微分析2.2 2.2 透射电子显微镜的结构透射电子显微镜的结构2.2.1电镜的主要结构和工作原理电镜的主要结构和工作原理2.2.2电镜的照明系统电镜的照明系统（1）电子枪）电子枪（2）聚光镜）聚光镜（3）垂直照明和倾斜照明）垂直照明和倾斜照明22.3成像系统成像系统（1）物镜、中间镜和投影镜）物镜、中间镜和投影镜（2）聚光镜光阑、物镜光阑、选区光阑）聚光镜光阑、物镜光阑、选区光阑近戚傣辊嚼检阁楼爪折臂犹充陇切拎谓焦搂抵艰世内浓韵凸片香畅排麓硷第二篇电子显微分析第二篇电子显微分析（3）中放大倍数成像和低放大倍数成像）中放大倍数成像和低放大倍数成像2.2.4图像观察和记录系统图像观察和记录系统（1）荧光屏）荧光屏（2）照相装置）照相装置2.2.5样品台样品台2.2.6真空和供电系统真空和供电系统2.2 2.2 透射电子显微镜的结构透射电子显微镜的结构共鞋敞又遗耳阳瑶屹顾皮案箱酱关替辣踪塑楼奋搞豹虞破踩怔却吨侥袜焦第二篇电子显微分析第二篇电子显微分析TEM简介：TransmissionElectronMicroscope透射电子显微镜（简称透射电镜，透射电子显微镜（简称透射电镜，TEM），以几种不），以几种不同的形式出现，如：同的形式出现，如：高分辨电镜（高分辨电镜（HRTEM）透射扫描电镜（透射扫描电镜（STEM）分析型电镜（分析型电镜（AEM）等等。）等等。入射电子束（照明束）也有两种主要形式：入射电子束（照明束）也有两种主要形式：平行束：透射电镜成像及衍射平行束：透射电镜成像及衍射会聚束：扫描透射电镜成像、微分析及微衍射会聚束：扫描透射电镜成像、微分析及微衍射唐都痛淑态滓烃渤番竖蔽郊鲤粉喂色游郑却涅轨坏弥迄早友爽档搀阴哎浊第二篇电子显微分析第二篇电子显微分析TEM的主要发展方向：(1)高电压：增加电子穿透试样的高电压：增加电子穿透试样的能力，可观察较厚、较具代表能力，可观察较厚、较具代表性的试样，现场观察辐射损伤性的试样，现场观察辐射损伤;减少波长散布像差减少波长散布像差;增加分辨增加分辨率等，目前已有数部率等，目前已有数部2-3MeV2-3MeV的的TEMTEM在使用中。左图为在使用中。左图为200keV 200keV TEMTEM之外形图之外形图。皿硕堡屈儒谭帆像还挞粳犁炬宙节粘旭挖涌则恩渣吏丙并擎禁裁瞒壹筹绳第二篇电子显微分析第二篇电子显微分析(2)高分辨率：最佳解像能力为点与点间高分辨率：最佳解像能力为点与点间0.18 0.18 nmnm、线与线间、线与线间0.14nm0.14nm。美国於。美国於19831983年成立国年成立国家电子显微镜中心，其中家电子显微镜中心，其中1000 keV1000 keV之原子分之原子分辨电子显微镜辨电子显微镜(atomic resolution (atomic resolution electron microscopeelectron microscope，AREM)AREM)其点与点间其点与点间之分辨率达之分辨率达0.17nm m，可直接观察晶体中的原，可直接观察晶体中的原子。子。闲揽坎贮金沂干酵塔士俺荫厦迭论侠祸扶落囚曹肯篡叮瞧签犊渍收拧饼腻第二篇电子显微分析第二篇电子显微分析(3)多功能分析装置：如附加电子能量分析多功能分析装置：如附加电子能量分析仪仪(electronanalyzer，EA)可监定微区域可监定微区域的化学组成。的化学组成。(4)场发射电子光源场发射电子光源:具高亮度及契合性，具高亮度及契合性，电子束可小至电子束可小至1nm。除适用於微区域成份分。除适用於微区域成份分析外，更有潜力发展三度空间全像术析外，更有潜力发展三度空间全像术(holography)。惭督谷坐狸号忻桶斧咖扁尔召忽蹲穴催临埋习蕾誓藏匣心哮仁嗣酱据定酗第二篇电子显微分析第二篇电子显微分析3.2.1电镜的主要结构和工作原理电镜的主要结构和工作原理JEM-2010透射电镜加速电压200KVLaB6灯丝点分辨率1.94詹涵债寺酱嗜半粤悬畴霄锣支汗卯翱巷馏睫洁松绕匣皆饥殉注播特厄邮也第二篇电子显微分析第二篇电子显微分析EM420透射电子显微镜加速电压20KV、40KV、60KV、80KV、100KV、120KV晶格分辨率2.04点分辨率3.4最小电子束直径约2nm倾转角度=60度=30度噶刹荆鞍汕戳花俞豌滞柬介吓舵猛戏迫肥莎坊斑谱糟蛙送挡门移榜傈一石第二篇电子显微分析第二篇电子显微分析PhilipsCM12透射电镜加速电压20KV、40KV、60KV、80KV、100KV、120KVLaB6或W灯丝晶格分辨率2.04点分辨率3.4最小电子束直径约2nm；倾转角度=20度=25度润象犹敝泥罗规咬捎并节伪齐岭未冷着郑阵投林薯源逗拙娇皋小促吉备薪第二篇电子显微分析第二篇电子显微分析CEISS902电镜加速电压50KV、80KVW灯丝顶插式样品台能量分辨率1.5ev倾转角度=60度转动4000圭曙物甸项氰争郝莎腥要睦躯岳戚凡温瓢趴卯分牌拨脖禁麦疗廉估轨侦府第二篇电子显微分析第二篇电子显微分析光学显微镜和透射电镜光路图比较光学显微镜和透射电镜光路图比较：光源中间像物镜试样聚光镜目镜毛玻璃电子镜聚光镜试样物镜中间像投影镜观察屏善白咯芯蔬附篇河藻百肪土涨源斥钙酒芜蓖蟹弹搁翻钱测映馅志蔬墅焚耕第二篇电子显微分析第二篇电子显微分析日本JEOL公司生产的JEM-1200EX透射电镜国家超细粉末研究中心险紫通聊飘俐耕也伯咸车窥携芋褪述摆恰识潦斟磨坠丑憋萌针墩钉套冈色第二篇电子显微分析第二篇电子显微分析浙江大学分析测试中心JEM-1200EX滦渍狂硼汤琶炭钟场姻展椎粒掩鸟鼓撑窍枷谋嫁特红佯嘲某随洞溺德镑拣第二篇电子显微分析第二篇电子显微分析2.2.1电镜的主要结构和工作原理电镜的主要结构和工作原理松呸猿级党瑚芯膏嗅曙募贤崎卢花枷机辟品吐筹绘蒜狂距痞跋团搔钞筒咋第二篇电子显微分析第二篇电子显微分析娱闰毁醋志吾唉像口污母渺篙中地弱拥仰惭畦讫炽挺咀悍苇量泡活瘦少撩第二篇电子显微分析第二篇电子显微分析透射显微电镜构造原理和光路透射显微电镜构造原理和光路嘛瞻劫蒙砧粒除峨验蹬息氰了芭酗苍展剂非型柑氦而膏民灯嘛渡贡汪仟醛第二篇电子显微分析第二篇电子显微分析1.2电镜的照明系统电镜的照明系统照明系统的组成：照明系统的组成：电子枪、聚光镜、平移对中及倾斜装置电子枪、聚光镜、平移对中及倾斜装置照明系统的作用：照明系统的作用：为成像系统提供一束亮度高、相干性好的照明为成像系统提供一束亮度高、相干性好的照明光源光源为满足暗场成像的需要电子束可在为满足暗场成像的需要电子束可在2 3范围内范围内倾斜倾斜黎匈楷娟斗戌窗氯影砚者碌工走咬活联铁碧舟卧傈滋悍郊获峡予钾纠缔渊第二篇电子显微分析第二篇电子显微分析2.2.2电镜的照明系统电镜的照明系统照明系统满足如下条件照明系统满足如下条件：（1）能够提供足够数目的电子）能够提供足够数目的电子（2）电子发射区域要小）电子发射区域要小（3）电子速度要大）电子速度要大狰尽绞遁悸呵碘具防蠢油督楚逸禁看栈果久庇炕都原升媚抬虑伤围岳且祭第二篇电子显微分析第二篇电子显微分析（1）电子枪）电子枪电子枪是电镜的电子源。其作用是发射电子枪是电镜的电子源。其作用是发射并加速电子并加速电子热电子源热电子源加热时产生电子，加热时产生电子，W丝，丝，LaB6场发射源场发射源在强电场作用下产生电子在强电场作用下产生电子缩筹暑侨诌防驼切估欲踢畅丑储索荧巡焦涯斑轰岭曙肃嵌筛皋郡小侮套庭第二篇电子显微分析第二篇电子显微分析（1）电子枪）电子枪-热阴极电子源电子枪的结构热阴极电子源电子枪的结构形成自偏压回路，栅极和阴极之间存在数百伏的电位差形成自偏压回路，栅极和阴极之间存在数百伏的电位差损想隔向炳灿甸帛耗滚严伦舜雀吟蝶奇棒蛔颗麦成骸醚涡扛疽某看础河艾第二篇电子显微分析第二篇电子显微分析（1）电子枪）电子枪阴极（灯丝）：阴极（灯丝）：用用0.030.1mm的钨丝做成的钨丝做成V或或Y形状形状在真空中通电加热，当温度高达在真空中通电加热，当温度高达2400 C（约（约1安培电流）安培电流）,钨丝表面电子获得大于逸出功的钨丝表面电子获得大于逸出功的能量，开始发射能量，开始发射支抿屡碱恢仲简岿掘尔嚎鸵呻讣裸振诛拣书农搀硝陇吊庶奏玖齿晋惯贰局第二篇电子显微分析第二篇电子显微分析（1）电子枪）电子枪阳极：阳极：加速从阴极发射出来的电子，以获得所加速从阴极发射出来的电子，以获得所须的足够大的动能须的足够大的动能阳极板放在阴极的下方，阳极板的中心阳极板放在阴极的下方，阳极板的中心小孔对准钨丝的尖端小孔对准钨丝的尖端一般是阳极接地，阴极带有负高压一般是阳极接地，阴极带有负高压泉赏耪回建幽棚藏山赏投嫩吾拟膨鸳拇宦肋精伺亢骡诚虞棒旷雅恰婉必参第二篇电子显微分析第二篇电子显微分析（1）电子枪）电子枪阳极板存在的问题阳极板存在的问题：如过分缩小阳极小孔，穿过小孔的电子如过分缩小阳极小孔，穿过小孔的电子数减少，降低图像亮度数减少，降低图像亮度注意注意阳极对电子束不起会聚作用，方向引导。阳极对电子束不起会聚作用，方向引导。铸迹裂可傅掌合硅乡咀仙艾耕适蹿锚煽剥贩项责勺肯庙矩颇焕灰直型淫假第二篇电子显微分析第二篇电子显微分析（1）电子枪）电子枪控制极（栅极）：控制极（栅极）：放置在阴极与阳极之间，依靠比阴极更负的电放置在阴极与阳极之间，依靠比阴极更负的电位（栅极排斥作用），使电子束强烈的会聚，位（栅极排斥作用），使电子束强烈的会聚，从而抵消阳极板小孔的发散作用，使电子束以从而抵消阳极板小孔的发散作用，使电子束以细束状由阳极板小孔穿行而过。细束状由阳极板小孔穿行而过。额依其俘昭侠叶顶牵絮眩粟爵吻障博锦摧验毡陇镇葱琶燕虎席莎蹈粥株彼第二篇电子显微分析第二篇电子显微分析2.2.2电镜的照明系统电镜的照明系统（2）聚光镜）聚光镜作用：作用：用于会聚电子枪射出的电子束用于会聚电子枪射出的电子束单聚光镜照明系统单聚光镜照明系统双聚光镜照明系统双聚光镜照明系统舀着伟俞榜蔓郡监酞妹朋趣疙魔履戴狱撇报钨赦剐舱辛陨话曹渠鸣根身港第二篇电子显微分析第二篇电子显微分析2.2.2电镜的照明系统电镜的照明系统第一聚光镜第一聚光镜：强激磁透镜、短焦距强激磁透镜、短焦距作用：缩小从电子枪来的束径，作用：缩小从电子枪来的束径，1微米或更小微米或更小第二聚光镜：第二聚光镜：弱激磁透镜、长焦距弱激磁透镜、长焦距作用：将第一聚光镜汇聚的电子束放大约两倍作用：将第一聚光镜汇聚的电子束放大约两倍投射到试样上投射到试样上惋硒路怯钟竖鲜豌吗逞搏薪毕炳揽蛀钮言椭将埃犁世脱莲埃异袍八狱肛窜第二篇电子显微分析第二篇电子显微分析 照明系统光路图照明系统光路图惜谜噶黍蕉听够粮肥潦慧猿辖令鹊粥酌柏经露脐渣制杏菩呛导伟都析燥公第二篇电子显微分析第二篇电子显微分析2.2.2电镜的照明系统电镜的照明系统消像散器作用：为减小像散，在第二聚光镜第二聚光镜下还要装一个消像散器，以校正磁场成轴对称性。海帮火鹰壮酉跳蛊孽含柔裴瑞力吭煎彭锁葵轰仍击阑露甭愧谦秘镁干里适第二篇电子显微分析第二篇电子显微分析2.2.2电镜的照明系统电镜的照明系统（3）垂直照明和倾斜照明）垂直照明和倾斜照明垂直照明垂直照明：照明电子束轴线和成像系统轴线重合：照明电子束轴线和成像系统轴线重合（适用于明场像）（适用于明场像）倾斜照明倾斜照明：照明电子束轴线和成像系统轴线成一：照明电子束轴线和成像系统轴线成一定的夹角（一般是定的夹角（一般是23适用于暗场像）适用于暗场像）具体操作具体操作：电磁偏转器调节：电磁偏转器调节陀成芦售襟宛泉洲氨钉锄腋恐台禹猪蜜我妹译梧邪渝灸籽胀时抨孙滨乐陀第二篇电子显微分析第二篇电子显微分析2.2.3成像系统成像系统成像系统一般由:物镜中间镜投影镜物镜的分辨本领决定了电镜的分辨本领物镜的分辨本领决定了电镜的分辨本领倾厘遣瞩狞膜甩摄我平鉴翠亩呕事匀噪耳浴愿氮聂佳整胁膏表歼茹姑梳巩第二篇电子显微分析第二篇电子显微分析（1）物镜：）物镜：强激磁、短焦距透镜（f=13mm）放大倍数100300倍分辨率2强励磁短焦透镜作用：强励磁短焦透镜作用：形成第一幅放大像盈蒸咕坝稍抹扣涣看阿稻渡将哩晤艰茵惫街租掘浚乔格彬贝艳甲耙骗吟享第二篇电子显微分析第二篇电子显微分析（2）中间镜）中间镜弱激磁长焦距变倍透镜，可在弱激磁长焦距变倍透镜，可在 020020倍范围调节倍范围调节中间镜作用中间镜作用:控制电镜总放大倍数控制电镜总放大倍数成像成像/衍射模式选择衍射模式选择博吊逾乡冉洞赖俐恢挛捣咯滦酱显翘夷训郡搏客蹭诗号欢博哥绊衰琅咀支第二篇电子显微分析第二篇电子显微分析(3)投影镜：投影镜：强激磁、短焦距将来自中间镜的像进一步放大并透射到荧光屏或照相底片上硅赣洽绊富使宅痒再斌烯盏潘红膀沂持巷高孩曳籽挨婶塑负姻悲妖篆蔚下第二篇电子显微分析第二篇电子显微分析（4）物镜、中间镜和投影镜）物镜、中间镜和投影镜试样试样、物镜、中间镜和投影镜的相对位置、物镜、中间镜和投影镜的相对位置试样处在物镜的物平面上试样处在物镜的物平面上物镜的像平面是中间镜的物平面物镜的像平面是中间镜的物平面中间镜的像平面是投影镜的物平面中间镜的像平面是投影镜的物平面提剑砍裙寐尺多烂国栽滦含劲爬揉晤摹包味癌软丘柿伞圈灯噬谴链拭嘶薯第二篇电子显微分析第二篇电子显微分析（5）透射电镜成像原理（阿贝成像原理）透射电镜成像原理（阿贝成像原理）当被观察的样品是晶体时，不但可以在物镜的当被观察的样品是晶体时，不但可以在物镜的像平面上获得放大了的像，还可以在物镜的后像平面上获得放大了的像，还可以在物镜的后焦面上得到晶体的电子衍射谱焦面上得到晶体的电子衍射谱枪栋仕牵诊赞郧拢狙淘怕定漓胖栖懒堕浩肺桨卢骂涅唬洼鞍篇环川悟裕戮第二篇电子显微分析第二篇电子显微分析（5）阿贝衍射成像原理阿贝衍射成像原理当一束平行光照射到一光栅上时，当一束平行光照射到一光栅上时，除了透射束（除了透射束（0级衍射束）外，会级衍射束）外，会产生各级衍射束，经过透镜的聚产生各级衍射束，经过透镜的聚焦作用，焦作用，在其后焦面上产生衍射在其后焦面上产生衍射振幅的极大值。振幅的极大值。即图中的即图中的S1、S0、S1衍射谱。衍射谱。每一个振幅极大值都每一个振幅极大值都可以认为是一个次级振动中心可以认为是一个次级振动中心，由这里发出的次级波在像平面上由这里发出的次级波在像平面上相干成像。图中的像点相干成像。图中的像点I1、I1就是就是物点物点O1、O1的像的像磷漠鼎阳吩橙粤峭难绪筛夕芒华烫菏虱亏廉裔鞋注膀借募九冈吮鲜十五躲第二篇电子显微分析第二篇电子显微分析（a）高放大率）高放大率（b）衍射）衍射（c）低放大率）低放大率物物物镜物镜衍射谱衍射谱一次像一次像中间镜二次像二次像投影镜投影镜三次像三次像（荧光屏）（荧光屏）选区光阑选区光阑零做匆疙齿领稠鸟酒乒弗疾胡米瞎膏滋僚淖咕绿债田怖瞳颊戈古理贪避帮第二篇电子显微分析第二篇电子显微分析（5）阿贝衍射成像原理阿贝衍射成像原理晶体对于电子束而言就是一个三维的光栅晶体对于电子束而言就是一个三维的光栅第一部分：第一部分：平行电子束遭到晶体的散射作用平行电子束遭到晶体的散射作用而分裂成各级衍射谱，即由物变换成衍射的而分裂成各级衍射谱，即由物变换成衍射的过程过程第二部分：第二部分：各级衍射谱经过干涉重新在像平各级衍射谱经过干涉重新在像平面上汇聚成诸像点，即由衍射变换到物（放面上汇聚成诸像点，即由衍射变换到物（放大了的像）的过程大了的像）的过程景拣眶哀忙道缺谐抵竣酣饺蓄浇写恢京龄舞胺群用栖伪怕处非夯阳爸沏汉第二篇电子显微分析第二篇电子显微分析2.2.3成像系统成像系统在电子显微镜中，放大的形貌像：放大的形貌像：中间镜的物平面与物镜的中间镜的物平面与物镜的像平面重合，投影镜的物平面与中间镜的像平面重合，投影镜的物平面与中间镜的像平面重合像平面重合。此时，中间镜把物镜的放大。此时，中间镜把物镜的放大像投影到投影镜的物平面上，再由投影镜像投影到投影镜的物平面上，再由投影镜将其投射到荧光屏上将其投射到荧光屏上三次放大图像的总放大倍率为：三次放大图像的总放大倍率为：M总总=M物物M中中M投投掀赫楞犹厕友叁羌衷弄糜乐卉老名敝年作个挎锭禹宗吠亩殃软姆走宏磺知第二篇电子显微分析第二篇电子显微分析第二相粒子第二相粒子Cr7C3葬困钧歼覆骸角函走颈捷箍嘴肺蓝磨家楼肩乐贤阔养秽蜒告颗春俩承巷哈第二篇电子显微分析第二篇电子显微分析2.2.3成像系统成像系统放大的电子衍射花样：放大的电子衍射花样：根据阿贝成像理论在物镜根据阿贝成像理论在物镜的后焦面上得到衍射谱的后焦面上得到衍射谱方法：方法：通过减弱中间镜电流来增大物距，使其物通过减弱中间镜电流来增大物距，使其物平面与物镜的后焦面重合，这样就可以把物镜产平面与物镜的后焦面重合，这样就可以把物镜产生的衍射谱投射到中间镜的像平面上，再经过投生的衍射谱投射到中间镜的像平面上，再经过投影镜放大，最后在荧光屏上得到二次放大的电子影镜放大，最后在荧光屏上得到二次放大的电子衍射谱，也称衍射谱，也称电子衍射花样电子衍射花样瓤邦摆厂奠杖韶戚六趾锤轴荤孜哨凌措粪擅脉店呻莹惹帝铰玲琢究殴芍劣第二篇电子显微分析第二篇电子显微分析单晶衍射单晶衍射多晶衍射环多晶衍射环 非晶衍射非晶衍射 泽秤摈娠猿割邦铬娃丹蛹晓翌悯煌挥励鹿签聋象峙弯虚弄递花遮畅蚀伶剖第二篇电子显微分析第二篇电子显微分析聚光镜光阑、物镜光阑、选区光阑聚光镜光阑、物镜光阑、选区光阑透射电镜中三种主要的光阑是：聚光镜光阑聚光镜光阑物镜光阑物镜光阑选区光阑选区光阑惠伍辙泵虱葱洪避擞巧打公碌逮缅炸趾膛凑旭糊通帘裕溃碌垫侨垒煎钮喻第二篇电子显微分析第二篇电子显微分析(1)聚光镜光阑聚光镜光阑聚光镜光阑聚光镜光阑：限制照明的孔径角，通常：限制照明的孔径角，通常插在第插在第二聚光镜下面，光阑孔径约二聚光镜下面，光阑孔径约20400微米微米赖访健谈饯霸撑感忻磁少票跑暗诗狠凛店一漆渣诊游彩挝脚辞添伞砚淄堑第二篇电子显微分析第二篇电子显微分析(2)物镜光阑物镜光阑物镜光阑物镜光阑：为了减小物镜的球差和提高：为了减小物镜的球差和提高像的衬度；为缩小物镜孔径角，在物镜像的衬度；为缩小物镜孔径角，在物镜极靴进口极靴进口表面放置的一个光阑。表面放置的一个光阑。衬度光阑衬度光阑:装在装在物镜背焦面物镜背焦面，直径，直径20120um，无磁金属制成，无磁金属制成,也叫物镜光阑也叫物镜光阑作用：作用：a.提高像衬度提高像衬度b.减小孔径角，从而减小孔径角，从而减小像差减小像差c.进行暗场成像进行暗场成像吓刺股裳腥逻舒互钦帘务扭湛雕埋巳夸蚕抠妨杨凄榨鄂屉词逼流学坯浑阐第二篇电子显微分析第二篇电子显微分析（3）选区光阑）选区光阑选区光阑：选区光阑：处在处在物镜的像平面上物镜的像平面上，直径，直径20400um光阑孔的大小和形状可以调节，以达到限光阑孔的大小和形状可以调节，以达到限制和选择所需的视场，进行选区衍射，不制和选择所需的视场，进行选区衍射，不用时也可退出视场。用时也可退出视场。又称中间镜光阑或限又称中间镜光阑或限制视场光阑制视场光阑作用：作用：对样品进行微区衍射分析对样品进行微区衍射分析筏掐陛默嚏番弹撕缉铺恒盏私咨供即错悠洒族睦媚仆桓芝朗虑氏沉肩失榆第二篇电子显微分析第二篇电子显微分析蚀遂沾迅浑框脯忙菩述瓣束莱却述销谷鳞何挖墅仑锥簿娶栈犊尊喷垮溶颇第二篇电子显微分析第二篇电子显微分析（4）中放大倍数成像和低放大倍数成像）中放大倍数成像和低放大倍数成像中放大倍数成像：中放大倍数成像：在三级成像系统中，若适当在三级成像系统中，若适当改变物镜激磁强度，使物镜成像于中间镜之下，改变物镜激磁强度，使物镜成像于中间镜之下，则中间镜以物镜像为则中间镜以物镜像为“虚物虚物”，将其形成为缩，将其形成为缩小的实像于投影镜上，投影镜以中间镜像为物，小的实像于投影镜上，投影镜以中间镜像为物，进行放大成像，就可获得几千进行放大成像，就可获得几千几万倍的电子几万倍的电子像。像。聋熬患势挫主刚食版贸梭外杜己欠瓷买重慢粥竣竭伶灰爽网漆照咕遏酌向第二篇电子显微分析第二篇电子显微分析（5）中放大倍数成像和低放大倍数成像）中放大倍数成像和低放大倍数成像低放大倍数成像：低放大倍数成像：关闭物镜，减弱中间镜激磁强度，使中间镜起长焦距物镜的作用，成像于投影镜上，投影镜以中间镜像为物，进行放大，成像于荧光屏上，就可获得100300倍的视场较大的图像低放大倍数成像的目的：低放大倍数成像的目的：为确定高倍观察为确定高倍观察区域提供方便区域提供方便逃铝颧廷雾羞浓喝搓俏帽议云警穴恕柑嘱壶咱夸惰踊爱叉未芯恳蒜来素粪第二篇电子显微分析第二篇电子显微分析2.2.4图像观察和记录系统图像观察和记录系统（1）荧光屏（观察屏）荧光屏（观察屏）荧光屏所在的空间荧光屏所在的空间-观察室观察室观察屏用荧光粉制成，又称荧光屏观察屏用荧光粉制成，又称荧光屏（2）照相装置）照相装置照相底版和观察屏放在投影镜的像平面上，两照相底版和观察屏放在投影镜的像平面上，两者相距约十几厘米者相距约十几厘米挫哩戳当寅抽蔼榆康畅枷个成棺你针盼扫痒变琴金纲抛须形锚拒怯邹粗石第二篇电子显微分析第二篇电子显微分析22.5样品台样品台样品台、样品杯和样品杆都处在样品室中。电样品台、样品杯和样品杆都处在样品室中。电镜样品一般放在直径镜样品一般放在直径3mm、厚、厚50100m的载的载网上，载网放入样品杯中网上，载网放入样品杯中样品台的作用样品台的作用：承载样品并使样品在极靴孔内：承载样品并使样品在极靴孔内平移、倾斜、旋转以便选择感兴趣的区域进行平移、倾斜、旋转以便选择感兴趣的区域进行观察分析观察分析样品台分顶插式和侧插式样品台分顶插式和侧插式苯寡蚂咸访勉德宋赃武邮簧础媒绽龋詹婿尽础奥画绒酶蜒鲜销鹤绊捞嘉硼第二篇电子显微分析第二篇电子显微分析图图 “侧插侧插”式倾斜装置式倾斜装置布粪缘滁案刨飞臻眠角拧懒客废倪侮庚雨机茶崎蹦盂桓决参把匹茵皇百侣第二篇电子显微分析第二篇电子显微分析2.2.5样品台样品台对样品台的要求对样品台的要求：要使样品铜网牢固的夹持在样品座中，要使样品铜网牢固的夹持在样品座中，并保持良好的电热接触并保持良好的电热接触样品移动机构要有足够的精度样品移动机构要有足够的精度样品相对于电子束可做任意的倾斜样品相对于电子束可做任意的倾斜范布衡胆惫哄彬窍灭摆张晰问峻叮皿绿馏洽厦糖祥疚骂璃批卖鹅陋捻蒋轧第二篇电子显微分析第二篇电子显微分析 图图 样品铜网放大像样品铜网放大像（a a）方孔）方孔 （b b）圆孔）圆孔 挺胡遂数惊晋获丑斗哆凸峻涵示不播乌阵铣铬淡铲蚕升洲庭汕雇嘶苏盗冤第二篇电子显微分析第二篇电子显微分析2.2.6真空和供电系统真空和供电系统真空系统的作用真空系统的作用：排除镜筒内的气体。目：排除镜筒内的气体。目前最好的真空度可以达到前最好的真空度可以达到10-710-8Pa如果真空度低则如果真空度低则：电子与气体分子的碰撞会引起散射而影响电子与气体分子的碰撞会引起散射而影响衬度衬度使栅极与阳极间高压电离导致极间放电使栅极与阳极间高压电离导致极间放电残余气体会腐蚀灯丝、污染样品残余气体会腐蚀灯丝、污染样品瓮消抨吊崎桃栋阉姆虑虐过苑杂容艘惺经右抬旷樱规溜柞蜘碍钾轨奔邑祸第二篇电子显微分析第二篇电子显微分析2.2.6真空和供电系统真空和供电系统供电系统：供电系统：加速电压和激磁电流不稳定将产生加速电压和激磁电流不稳定将产生严重的色差、降低电镜的分辨本领。要稳定加严重的色差、降低电镜的分辨本领。要稳定加速电压和透镜电流速电压和透镜电流透镜电路透镜电路由高压直流电源、透镜激磁电源、偏由高压直流电源、透镜激磁电源、偏转器线圈电源、电子枪灯丝加热电源及真空系转器线圈电源、电子枪灯丝加热电源及真空系统控制电路、真空泵电源、照相驱动装置及自统控制电路、真空泵电源、照相驱动装置及自动曝光电路等部分组成动曝光电路等部分组成巢蹄镶驱呐鞭怀捅效妻素尼店莹萌冯驱榨卞奔钧栖摧讥豺渺陛赶耍脾邢莫第二篇电子显微分析第二篇电子显微分析一句话一句话透射电子显微镜是以波长很短的透射电子显微镜是以波长很短的电子束做照明源，用电磁透镜聚电子束做照明源，用电磁透镜聚焦成像的一种具有高分辨本领，焦成像的一种具有高分辨本领，高放大倍数的电子光学仪器高放大倍数的电子光学仪器吧伸蓑些违攻姬詹祷绒中霄琳承场挨卡钦雀慑格默躇铺谐强镑老射粳辖卒第二篇电子显微分析第二篇电子显微分析为什么要用TEM?波