透射电镜近年原文.ppt

上图（a）为样品1制得的磁性颗粒的透射电镜像，（b）为样品4制得的磁性颗粒的透射电镜像。从图中得到的纳米颗粒分散性比较好，团聚的现象较少，颗粒的清晰度较好。对比图上的标尺，可以看到样品1的TEM像中颗粒的平均粒径约为4nm，样品4的TEM像中颗粒的平均粒径约为10nm.Thanks!极靴的作用：在强磁透镜内部，安装有极靴。极靴由高磁导率材料（铁－钴、铁－钒）等制成，是磁透镜的关键部件，它的作用是为了进一步集中和强化磁场，提高磁透镜的焦距能力。极靴的几何结构（极靴孔径，上、下极靴之间的间隙）与设计、加工精度等决定了磁透镜的成像质量。磁透镜的工作原理电磁透镜是一种焦距(或放大倍数)可调的会聚透镜由电子运动轨迹方程及物－透镜－像的几何关系得磁透镜焦距公式。可见，磁场越强，焦距越短；加速电压越高，焦距越长。磁透镜的缺陷及分辨率对于理想透镜（无象差等缺陷），根据ABBE成像原理，其衍射（理论）分辨率为：由于极靴在设计等方面存在缺陷、磁透镜本身的焦距均匀性，以及样品和高压波动等，实际的磁透镜镜都存在着象差，如球差，像散，和色差。它们极大的限制了电子透镜所能获得的分辨率。其中，有些象差，如像散，和色差，可以通过消像散、稳定高压等加以消除，而球差是影响透镜分辨率最主要的因素，且迄今没有完全矫正它的有效、便捷办法。电子衍射原理Abbe成像理论电子衍射基本公式电子衍射谱1873年，ErnstAbbe在研究如何提高显微镜的分辨率时，提出两一个相干成像的新理论。将一束单色平行光照射倒平面物体上，使整个系统成为相干成像系统。光波经物体发生衍射，在透镜后焦面上形成物的衍射花样。透镜后焦面上所有点作为新的次波源发出相干的球面次波，在像平面上相干叠加，给出物体的像。这种基于波动光学原理的二步成像理论，后来被称为Abbe成像理论。可以证明，透镜后焦面上的波函数（衍射花样）是物函数的傅氏变换，而像平面上的像函数则是后焦面上波函数的傅氏逆变换。对于理想透镜（指无衍射效应，无限大透镜，无象差、畸变下），像函数是物函数的完全“再现”。而对实际的电子显微镜，由于透镜存在缺陷（象差）、分辨率等因素限制，则不能完全再现物函数（样品）。电子衍射基本公式其中，d为hkl晶面的面间距，R为衍射图谱hkl衍射点到原点的距离，L为从样品到荧光屏的实际距离，λ为电子波长。因此，通过衍射谱的分析，可以获得晶体面间距离以及晶体结构的信息。．根据阿贝成像理论在物镜的后焦面上有衍射谱，可以通过减弱中间镜电流来增大其物距，使其物平面与物镜的后焦面相重，这样就可以把物镜产生的衍射谱透到中间镜的像平面上，得到一次放大了的电子衍射谱，再经过投影镜的放大作用，最后在荧光屏上得到二次放大的电子衍射谱。电子衍射谱在透射电镜中，通常可以观察到弥散的非晶衍射环、单晶衍射谱、多晶衍射环，及菊池带、会聚束衍射等衍射花样，如下图所示。另外，还有其他形式的电子衍射：小角度电子衍射、反射高能电子衍射、电子背散射谱、电子沟道谱等典型电子衍射图（a）非晶（b）单晶（c）多晶（d）会聚束衬度运动学理论分析样品的下表面出射波的强度分布，以及物镜如何将它们成像为衬度像（contrastimaging）的机理。透射电镜中的衬度起源有两种，一种是由于晶体样品各处满足衍射的条件不同造成的，即衍射衬度（近场球面波近似）。另一种衬度起源于晶体周期势场对Bloch传播电子的相位进行了调制，各相干衍射束相互干涉、叠加形成二维干涉投影像，即相位衬度像，俗称高分辨衬度像。衍射衬度成像原理：

对于厚度平坦均匀、结构完整的晶体样品，由于各处衬度相同，因此观察不到衬度。对于样品呈现厚度不均匀（如楔形、弯曲样品），或存在结构缺陷，则样品各处不能同时满足严格的Bragg衍射条件，从而形成明暗对比的衬度(contrast)。明场像、暗场像、中心暗场像、弱束暗场像

利用电镜中的物镜光栏，在双束条件（除透射束外，只有一个衍射束）下，仅选取透射束成像，形成为明场像(Bright-fieldimage)；若仅选取衍射束成像，形成暗场像(Dark-fieldimage)。主衍射束强激发（严格满足Bragg条件）并通过光轴而获得的暗场像称为中心暗场像；主衍射束弱激发（偏离Bragg衍射条件）获得的暗场像称为弱束暗场像。相位衬度—高分辨成像原理高分辨像成像机制是所谓的相位衬度(phasecontrast)，即：假设在穿过样品后，电子束的强度基本不发生变化，仅仅是电子的相位受到周