《储能材料与器件分析测试技术》课件-透射电子显微镜设备认知

透射电子显微镜设备认知01透射电子显微镜介绍02透射电子显微镜优势03透射电子显微镜的组成04透射电子显微镜主要性能指标透射电子显微镜（TEM）是以电子源代替光源，电磁场为透镜，电子束穿过试样成像的一种仪器。目前，大型电镜的分辨本领为0.2-0.3nm，电压为100~500kV，放大倍数为50~1.2×106倍，是材料科学工作者进行微观组织与结构研究的有力工具之一。透射电子显微镜（TEM）：透射电子显微镜设备认知（一）透射电子显微镜介绍透射电子显微镜设备认知（二）透射电子显微镜优势电子束可以汇聚到纳米量级，实现样品选定区域电子衍射（选区电子衍射）或微小区域衍射（微衍射），同时获得目标区域的组织形貌，将微区的物相结构（衍射）分析与其形貌特征严格对应起来。①实现微区物相分析②高图像分辨率③获得立体丰富的信息电子在高压电场下加速，获得波长很短的电子束，电子显微镜的分辨率大大提高。目前，常规的透射电镜的加速电压为200~300kV，虽然存在透镜像差等降低透射电镜分辨率的因素，最终的图像分辨率仍然可以达到1nm左右，从而获得原子级的分辨率，直接观测原子像。装备能谱、波谱、电子能量损失谱，透射电子显微镜可以实现微区成分和价键的分析。与扫描电镜和X射线衍射仪相比，透射电子显微镜具有以下优势：透射电子显微镜设备认知（三）透射电子显微镜的组成01照明系统照明系统由电子枪、聚光镜和相应的平移对中、倾斜调节装置组成。其作用是提供一束亮度高、照明孔径角小、平行度好、束流稳定的照明源。为满足明场和暗场成像需要，照明束可在2°~3°范围内倾斜。电子枪是透射电子显微镜的电子源常用的是热阴极三极电子枪，它由发夹形钨丝阴极、栅极和阳极组成。聚光镜用来会聚电子枪射出的电子束，以最小的损失照明样品，调节照明强度、孔径角和束斑大小。一般都采用双聚光镜系统。透射电子显微镜的构造原理和光路图透射电子显微镜设备认知（三）透射电子显微镜的组成02成像系统物镜：透射电镜中的物镜负责捕捉并形成样品的初次电子图像，它的质量直接关系到最终图像的清晰度。中间镜：这个透镜的作用是调节显微镜的放大倍数。它是一个可变倍率的透镜，允许用户根据需要调整图像的大小。投影镜：投影镜将中间镜传递的图像进一步放大，并将其清晰地展示在荧光屏上。它的设计确保了即使在高放大倍数下，图像也能保持清晰，不会因为轻微的调整而变得模糊，保证了观察的精确性。成像系统光路a）高倍放大b）电子衍射透射电子显微镜设备认知（三）透射电子显微镜的组成03观察记录系统观察和记录装置包括荧光屏和照相机构。在个可以自动换片的照相暗盒，照相时只要把荧光屏掀往一侧垂直竖起，电子束即可使照相底片曝光。由于透射电子显微镜的焦长很大，虽然荧光屏和底片之间有数厘米的间距，但仍能得到清晰的图像。通常采用在暗室操作情况下人眼较敏感的、发绿光的荧光物质来涂制荧光屏。这样有利于高放大倍数、低亮度图像的聚焦和观察。透射电子显微镜设备认知（四）透射电子显微镜主要性能指标01分辨本领显微镜的分辨本领是表示用显微镜来观察物体细微结构的能力，它是由显微镜能清楚，地分辨开被观察物体中两个细节间的最小距离来定义的。这个最小距离越小，分辨本领越高。现今1000kV透射电子显微镜的分辨本领可达0.2~0.3nm。分辨本领一方面取决于仪器本身的性能，如物镜的球差、衍射像差、色差（电子能量分散）、像散（光路中电场、磁场非对称）等因素；另一方面与被观察物体的材料性质、细节的形状、位置及衬度条件诸因素有关。甚至与检测人对最小距离的判别和测量有关。透射电子显微镜设备认知（四）透射电子显微镜主要性能指标02放大倍数电子显微镜的放大倍数是指横向放大倍数，它是成像系统中各级电磁透镜电子放大倍数之乘积。透射电子显微镜的放大倍数将随样品平面高度、加速电压、透镜电流而变化。利用已精确知道晶格间距的晶体作为标样。在衍射条件下，寻找好衍射花样，然后用物镜光阑将选定的衍射斑点和中心斑点一起套起，利用两束（或多束）干涉成像，如图所示，获得晶格条纹像，并拍摄记录。测出照片上条纹像的间距与实际晶格间距比值，即为相应条件下仪器的放大倍数。透射电子显微镜设备认知（四）透射电子显微镜主要性能指标03加速电压电子显微镜的加速电压决定电子的能量，电子能量越高、波长越短、电子显微镜的分辨本领越高。加速电压增加，电子穿透能力更强，可以观察更厚的样品。同时电子枪亮度增加，荧光屏发光强度也增强。透射电子显微镜通常都工作在50~200kV。工作电压在500kV以上的属于超高压电子显微镜。目前世界上超高压电子显微镜的加速电压高达3000kV。总结