《显微分析》第3章透射电子显微分析.pptx

显 微 分 析;;电子束和材料的相互作用;散射截面;§3 透射电子显微镜;普通型

高分辨电镜(HRTEM)扫描透射电镜(STEM)分析型电镜(AEM);凸透镜成像原理阿贝成像原理

?平行光束受到有周期性特征物体的散射作用形成各级衍射谱。

（同级平行散射波经过透射后都

聚焦在后焦面上同一点，形成衍射振幅的极大值……s2’, s1’,s0,s1,s2……）。

?各级衍射波通过干涉重新在像平面上形成反映物的特征的像。;①所有从同一点出发的不同方向的电子，经透镜作用后，交于像平面同一点，构成相应的象。;3. TEM构造;照明系统

成像系统

记录系统

真空系统

电器系统;3.1电磁透镜;1.电磁透镜的结构：;2.电磁透镜的聚焦原理:;3.电磁透镜的光学性质;电磁透镜光学性质特点：;16;电磁透镜的像差

球差

像散

色差

衍射效应;球面像差(球差)

球面像差是指在电磁透镜的磁场中，近轴区域磁场对电子束的折射能力与远轴区域磁场对电子束的折射能力不同而产生的。一个理想的物点所散射的电子经过具有球差的电磁透镜后，不能会聚于同一个像点上，而被分别会聚在一定的轴向距离上。在轴

向距离范围内，存在着一个最小的焦斑。必须尽可能减小球差引起的最小散焦斑的尺寸，以利提高透镜的分辨本领。

δs=Csα3

δs：最小漫散圆半径Cs：球差系数

α：半孔径角;色差:是由于成像电子波长(或能量)变化引起电磁透镜焦距变化而产生的一种像差。一个物点散射的、具有不同波长(或能量)的电子进入透镜磁场后，如果不能聚焦到一个像点上，而分别交在一定的轴向距离范围内，在轴向距离范围内存在着一个最小散焦斑，即色差散焦斑;像散:是电磁透镜磁场非旋转对称引起的像差。这种非旋转对称磁场会使它在不同方向上的聚焦能力出现差别，结果使成像物点P通过透镜后不能在像平面上聚焦成一点，形成一个最小散焦斑;衍射像差:是一种波动光学像差，增大电磁透镜的半孔径角就可以减小这种像差，但却会引起球差增大，只有兼顾两个方面选择最佳孔径角。;5. 电磁透镜的分辨本领

电磁透镜的分辨本领远不能象光学玻璃透镜一样达到波长的一半，而是受到各种像差（如球差、像散、色??）及衍射效应的影响。;电磁透镜的另一特点是：

景深大，焦深长

（这是由于小孔径角成像的结果）;;;焦长(DL)：像平面允许的轴向偏差定义为透镜的焦长

当透镜焦距和物距一定时，像平面在一定的轴向距离内移动也会引起失焦。如果失焦斑尺寸小于透镜像差和衍射引起的散焦斑大小，那么这种轴向移动对分辨率不会产生影响。;当电磁透镜放大倍数和分辨本领一定

时，焦长随孔径半角α减小而增大。

若r=1nm，α=10-2弧度，M=1000

倍时，DL=2×108nm=20cm。

多级电磁透镜组成的电子显微镜的放大倍数等于各级透镜放大倍数之积，因此最终图像的焦长更长了，约为10～20cm，这样就可以容易地拍摄清晰的电子图像。;照明系统

成像系统

记录系统

真空系统

电器系统;3.2照明系统;电子枪;电子枪的特性;聚光镜

用来会聚电子枪发射出的电子束照射样品，调节照射强度、孔径角和束斑直径大小。

采用双聚光照明系统。

第一聚光镜采用强激磁透镜，可将电子枪第一交叉点直径缩小到电子束斑直径约为1–5μm；

第二聚光镜采用弱激磁透镜，将束斑按1:2投射到试样平面上，以获得尽可能平行的电子束，束斑直径约为2–10μm。;(a)平移;3.3 成像系统;物镜和物镜光阑;Aperture/diaphragm;中间镜

作用是把物镜形成的一次中间像或衍射谱投射到投影镜的物平面上。是一个弱激磁长焦距可变倍率透镜。其电流的可调范围比较大，调节中间镜电流可以使放大倍数从0变化到20倍，从而使整个成像系统的放大倍率改变。;投影镜

作用是将中间镜形成的二次放大图像或电子衍射谱进一步放大投射到荧光屏上，形成最终放大的电子像及衍射谱。

投影镜是一个强激磁、短焦距透镜，具有较高的放大倍数。其特点是具有很大的景深和焦长，使得在改变中间镜电流以改变放大倍数时，无须调整投影镜电流仍能得到清晰的图像，同时容易保证在离开荧光屏平面一定距离处的感光片上所成的图像与荧光屏上的相同。;放大倍数

物镜和投影镜属于强透镜，其放大倍数均为100倍左右，而中间镜属于弱透镜，其放大倍数为0-20倍。三级成像的总放大倍数为：

MT= MOMIMP

其中MO、MI、MP分别是物镜、中间镜和投影的放大倍

数。

磁透镜可以通过改变电流来调节放大倍数。一般通过将物镜和投影镜的放大倍数MO、MP固定，而改变中间镜放大倍数MI来改变总放大倍数MT。;;Differenttypesofholders;;;选区电子衍射

选区电子衍射是通过在物镜像平面