062透射電子顯微镜.ppt

材料现代研究方法(7);第一节 透射电子显微镜;1.1 工作原理;1.2 电子透镜（使电子束聚焦成象的装置）;(1) 电子在静电场中的运动;当电子的初速度不为零、运动方向与电场力方向不一致时，电场力不仅改变电子运动的能量，而且也改变电子的运动方向。 如图： AB上方电位为V1，下方为V2，电子通过V1、V2的界面时，电子的运动方向突变，电子运动的速度从υ1变为υ2。因为电场力的方向总是指向等电位面的法线，从低电位指向高电位，而在电位面的切线方向的作用力为0。也就是说在该方向的速度分量不变。所以有： ; 与玻璃的凸透镜可以使光线聚焦成像相似，一定形状的等电位曲面簇 也可以使电子束聚焦成像。产生这种旋转对称等电位曲面簇的电极装置即为静电透镜。它有二极式和三极式之分。图为一三极式静电透镜。;(3) 磁透镜;电子在均匀磁场中运动中的受力情况及运动轨迹可分为：;旋转对称的 磁场对电子束有聚焦作用，能使电子束聚焦成像。产生这种旋转对称非均匀磁场的线圈装置就是磁透镜。 目前电子显微镜中使用的是极靴磁透镜，它是在短线圈、包壳磁透镜的基础上发展而成的。 磁透镜的作用使入射电子束聚焦成像。几种磁透镜的作用示意图如下：;短线圈磁场中的电子运动显示了电磁透镜聚焦成像的基本原理。实际电磁透镜中为了增强磁感应强度，通常将线圈置于一个由软磁材料（纯铁或低碳钢）制成的具有内环形间隙的壳子里。;此时线圈的磁力线都集中在壳内，磁感应强度得以加强。狭缝的间隙越小，磁场强度越强，对电子的折射能力越大。为了使线圈内的磁场强度进一步增强，可以在电磁线圈内加上一对磁性材料的锥形环（如图5-5所示），这一装置称为极靴。增加极靴后的磁线圈内的磁场强度可以有效地集中在狭缝周围几毫米的范围内。;(4)电磁透镜成像;1.3 电磁透镜的像差; 衍射效应 （1） 影响分辨率 像差;(1) 球 差;(2) 像 散;(3) 色 差; 在电子透镜中，球差对分辨本领的影响最为重要，因为没有一种简便的方法使其矫正， 而象差，可以通过一些方法消除。;理论分辨距离;1.4 场深和焦深;焦长是指物点固定不变（物距不变），在保持成像清晰的条件下，像平面沿透镜轴线可移动的距离。 当物点位于O处时，电子通过透镜在Oˊ处会聚。让像平面位于Oˊ处，此时像平面上是一像点； 当像平面沿轴线前后移动时，像平面上逐渐由像点变成一个散焦斑。只要散焦斑的尺寸不大于R0（折算到物平面上的尺寸不大于r0），像平面上将是一幅清晰的像。此时像平面沿轴线前后可移动的距离为DL：由右图中几何关系得：;电磁透镜具有景深大、焦长长的特点 Df ? 1/? DL ? M2/? TEM: Df = 2000-20000 ? （随 K V而异） DL=10-20 cm;第二节 透射电镜的结构;??? 日本日立公司H－700 电子显微镜，配有双倾台 ，并带有7010扫描附件和 EDAX9100能谱。该仪器 不但适合于医学、化学、 微生物等方面的研究，由 于加速电压高，更适合于 金属材料、矿物及高分子 材料的观察与结构分析， 并能配合能谱进行微区成 份分析。; CM200-FEG场发射枪电镜;JEM-2010透射电镜;Philips CM12透射电镜;; 照明系统 成象系统 主要组成部分 记录系统 控制系统 真空系统; 电子枪： 发射电子 （负高压） （1）照明系统 聚光镜(2个)：会聚电子束，2－10 um 物镜： 强， Mo=200 X （2） 成象系统 三级透镜 中间镜：弱，Mi＝0-20 X 投影镜：强，Mp＝100 X M＝Mo?Mi?Mp， 对一般电镜：M＝10-20 万倍 对有2个中间镜和2个投影镜，M＝50-80 万倍;有图是电子光学系统的组成部分示意图。由图可见透射电镜电子光学系统是一种积木式结构， 上面是照明系统、 中间是成