第十六章TEM显微技术及其应用

1、Seminar I DICP-804内容提要1Seminar I DICP-804自然界与人造物质的尺度/production/bes/scale_of_things.html尺度与相应的研究工具MicronscaleHumanscaleGrandscaleAstronomicalscaleNanoscale1001021041061081010101210-210-410-610-810-10电子显微镜的出现及发展叶恒强.透射电子显微学进展,北京：科学出版社，2003电子显微镜的分类2Seminar I DICP-804电磁透镜与光学透镜凸透镜 透射电

2、子显微镜的结构 照明系统 成像系统 观察照相室和真空系统弹性散射电子非弹性散射电子背散射电子透射电子二次电子特征X射线Auger电子吸收电子Cherenkov辐射高能电子与样品的作用透射电镜的两种基本工作模式分辨率是反映电子显微镜水平的首要性能指标 分辨率标志其分辨细节的能力，通常TEM的分辨率为0.10.2nm放大倍数象长物长，可在几十倍至百万倍的范围调节在测量中有意义的是有效放大率，即将图像上可分辨的最小距离放大到肉眼可分辨时的放大率。加速电压的大小决定电子束对试样的穿透能力，一般在100300Kv加速电压高有利于提高分辨率，减小对试样造成的电子辐射损伤。sin61. 0nr 透射电子显微

3、镜的特点与指标UUemh25.1220加速电压kV1001201602005001000波长nm0.003710.003340.002850.002510.001420.000873Seminar I DICP-804 TEM的应用形貌分析透射电子显微镜的应用Somu Iijima 于1991年在透射电镜下发现纳米碳管Sumio Lijima. Nature, 1991, 354 : 56MFI型分子筛膜Yukichi Sasaki, Wataru Shimizu, Yasunori Ando et al. Microporous and Mesoporous Materials . 2000

4、,40: 63-71 形貌分析透射电子显微镜的应用Y型分子筛的孪晶 111方向形貌分析透射电子显微镜的应用Yukichi Sasaki, Toshiyuki Suzuki, Yukihiro Takamura et cl. Journal of catalysis,1998,178:94100 形貌分析透射电子显微镜的应用Ron A. M. Fouchier, Thijs Kuiken, Martin Schutten et al.Nature, 2003, 423 :240Koji Yonekura, Saori Maki-Yonekura and Keiichi Namba.Nature,

5、 2003, 424:643-650细菌鞭毛丝的蛋白超微结构SARS 冠状病毒 200,000形貌分析透射电子显微镜的应用商业铝合金材料的缺陷形貌分析透射电子显微镜的应用J.J. Delgado, J.A. Prez-Omil, J.M. Rodrguez-Izquierdo et al. Catalysis Communications, 2006,7:639643Hefang Wang, Ligong Chen, Guoyi Bai et al. Catalysis Communications, 2007, 8:145149衍射模式电子衍射分析透射电子显微镜的应用电子衍射图的衍射斑点规则

6、排列 http:/ 衍射斑点散乱但隐约能看到环状的轮廓http:/ http:/ 与XRD的对应ndsin2郭可信，叶恒强，吴玉琨. 电子衍射图在晶体学中的应用，北京：科学出版社，19834Seminar I DICP-804结论及展望 从1934年第一台透射电子显微镜诞生以来，它得到了长足的发展，这些发展主要集中在三个方面：功能的扩展 形貌观察电子衍射原位分析晶体结构，增加附件后还可进行原位的成分分析（能谱仪EDS、特征能量损失谱EELS）、表面形貌观察（二次电子像SED、背散射电子像BED），不更换样品即可针对同一微区位置进行形貌、晶体结构、成分的全面分析。 分辨率不断提高 目前200KV

7、透射电子显微镜的分辨率好于0.2nm，1000KV透射电子显微镜的分辨率达到0.1nm。单色器、球差校正器以及照明源的进步都为分辨率的提高起了巨大的促进作用。计算机和微电子技术应用于控制系统、观察与记录系统等 使透射电镜的控制变得简单，分析观察更加方便。慢扫描CCD相机逐渐取代传统的观察与记录系统，将透射电子信号传送到计算机显示器上，不仅方便观察记录，而且与网络结合使远程观察记录成为可能。 TEM是我们连接微观世界的重要纽带之一！TEM的模拟/educational_games/physics/microscopes/tem/tem.html参 考 文

8、献 背射电子是指被固体样品原子反射回来的一部分入射电子，其中包括弹性背反射电子和非弹性背反射电子。 二次电子是指入射电子轰击出来的样品的核外电子。 如果原子内层电子能级跃迁过程中释放出来的能量不是以X射线的形式释放而是用该能量将核外另一电子打出，脱离原子变为二次电子，这种二次电子叫做俄歇电子。 切伦科夫辐射是高速带电粒子在非真空的透明介质中穿行，当粒子速度大于介质中的光速时所产生的一种特殊辐射。 特征X射线是原子的内层电子受到激发以后在能级跃迁过程中直接释放的具有特征能量和波长的一种电磁波辐射。高能电子与样品作用所产生的辐射 首先，电子波的波长比X射线短得多，在同样满足布拉格条件时，它的衍射角很小。 其次，在进行电子衍射操作时采用薄晶样品，薄样品的倒易阵点会沿着样品厚度方向延伸成杆状，因此，增加了倒易阵点和爱瓦尔德球相交截的机会，结果使略为偏离布格条件的电子束也能发生衍射。 第三，因为电子波的波长短，采用爱瓦德球图解时，反射球的半径很大，在衍射角较小的范围内反射球的球面可以近似地看成是一个平面，从而也可以认为电子衍射产生的衍射斑点大致分