TEM(透射电子显微镜).ppt

透射电镜（TEM） 王海波 2010.11.6 主要内容 TEM发展概述 TEM的结构和成像原理 TEM的样品制备 TEM的应用 光学显微镜的极限 德国理论光学家E Abbe于1918年指出限制光镜分辨率的原理是光的衍射行为，并提出显微镜分辨率与照明波长的关系式： 。δ为恰能分辨两个物点的距离；λ为照明波长。 光学显微镜的极限分辨率为200nm 电磁波长要比可见光波长小105，采用短的电磁波波长是提高显微镜分辨率的极为有效的途径。 TEM发展概述 1924年，法国科学家德布罗意（De Brogli）提出物质波理论： 如果高速运动运动的粒子是电子： 由上述两式可得 TEM发展概述 1926年德国科学家Garbor和Busch发现用铁壳封闭的铜线圈对电子流能折射聚焦，既可作为电子束的透镜。 1932年德国科学家Ruska和Knoll在前面两个发现的基础上研制出第一台TEM TEM发展概述 我国电镜研制起步较迟，1958年在长春中国科学院光学精密机械研究所生产了第一台中型电镜，到1977年生产的TEM分辨率为0.3nm，放大倍率为80万倍。 TEM的结构和成像原理 电子光学系统 （主体） 真空系统 （辅助） TEM 电源与控制系统 （辅助） 循环冷却系统 （辅助） 电子光学系统组成 电 电子枪 子 聚光镜 光 样品台 样品装置部分 学 物镜 系 中间镜 成像部分 统 投影镜 荧光屏 照相底片 照明部分 电子枪：发射电子的场所，也是电镜的照明源。由阴极（灯丝）、栅极、阳极组成。阴极管发射的电子通过栅极上的小孔形成电子束，电子束有一定发射角，经阳极电压加速后射向聚光镜，起到对电子束加速加压的作用，形成很小的平行电子束。 聚光镜：将电子枪所发出的电子束汇聚到样品平面上。并调节电子的孔径角、电子束的电流密度和照明光斑的大小。 样品装置部分 样品台的作用是承载样品，并使样品能作平移、倾斜、旋转，以选择感兴趣的样品区域或位向进行观察分析。透射电镜的样品是放置在物镜的上下极靴之间，由于这里的空间很小，所以透射电镜的样品也很小，通常是直径3mm的薄片。 成像部分 物镜：为放大率很高的短距透镜，对样品成像和放大。它是决定TEM分辨本领和成像质量的关键。因为它将样品中的微细结构成像、放大，物镜中的任何缺陷都将被成像系统中的其他透镜进一步放大。 中间镜：是一个可变倍率的弱透镜，可以对电子像进行二次放大。通过调节中间镜的电流，可选择物体的像或电子衍射图来进行放大。 投影镜：为高级强透镜，最后一级放大镜，用来放大中间像后在荧光屏上成像。 观察记录部分 荧光屏：在电子束照射下，电子图像反映在荧光屏上，可呈现终像。研究者通过观察窗在荧光屏上进行像的观察、选择和聚焦。除了荧光屏外，还配有用于单独聚焦的小荧光屏，在主观察窗外有5~10倍的双目镜光学显微镜，以对图像精确聚焦和观察，可以把终像放大3~10倍。 照相底片：最常用的透射电镜的照相底片是片状的胶片。胶片的一面有厚度约为25μm的明胶层，明胶层含有均匀分散的10%的卤化银颗粒。照相底片在电子束的照射下能感光。它对电子的感光特性基本上与可见光的感光特性一样（只是灵敏度和噪声不同）。 透射电镜的成像原理 TEM是利用透过样品的透射电子成像的。电子枪发射出电子射线（不带信息），经透射系统照射在样品上，电子束与样品相互作用后，当电子射线在样品另一方重新出现时，以带有样品内的信息，然后进行放大处理而成像，最终在荧光屏上形成带有样品信息的图像，使人眼能够识别。 TEM的样品制备 在透射电镜中，试样是放在载网上观察的，载网类似于光学显微镜中的载玻片。通常用直径约3mm的铜载网，常规的透射电镜中所用的加速电压为100kV，为保证电子束的透过，试样必须很薄，最厚不超过100~200nm TEM的样品制备 粉末试样的制备 当将这样薄而小的试样放在一个多孔的载网上时很容易变形，特别是试样的横向尺寸为微米级时，比网眼的尺寸还小，因此必须在载网上再覆盖一层散射能力很弱的支持膜，使试样不至于从网眼中漏掉。 现在常用的支持膜有塑料支持膜、碳支持膜、塑料-碳支持膜和微栅膜。支持膜表面再利用悬