材料分析测试技术-11 TEM原理
24页1、TEM原理透射电子显微镜透射电子显微镜JEM-2010 加速电压加速电压: 200 kV 点分辨率点分辨率: 0.25nm 晶格分辨率晶格分辨率: 0.14nm 样品倾斜角样品倾斜角: X34; Y34 单倾样品杆,双倾样品杆单倾样品杆,双倾样品杆透射电子显微镜成像衍射成像衍射德国 Ernst Ruska 1986年,获Nobel Prize (物理物理) (发明电镜发明电镜50年后)年后)1897年 C. F. Braun, 用阴极射线管制成了示波器 1926年H. Busch, 发表了磁聚焦磁聚焦的理论文章,指出:电子束 通过轴对称电磁场时,可以聚焦,可以用电子成像,而电子的 波长比光波波长短得多.E. Ruska, 1929年 本科高年级学年论文,从事以短线圈为磁透镜,聚焦成 像的实验研究. 获得了第一批低倍电子光学像(1.3倍) 1931年 采用二级磁透镜放大,获得16 倍放大像 1933年 安装了聚光镜等,获得12,000 倍放大像 1934年 获柏林技术学院工学博士学位“电子显微镜的磁透镜” 1939年 第一台商业电镜(西门子公司支持), 有聚光镜、配极靴 的物镜、投影镜、
2、可更换样品和底片, 30,000透射电镜发展历史透射电镜发展历史1940年 H. Boersch,发现并解释了成像中的电子衍射现象,首 创了选区电子衍射技术,实现了形貌观察与结构分析的 统一. M. Mahl,将复型技术用于冶金研究1950年代, 中、高分辨的透射电子显微镜,已能观 察晶体缺陷,促进了固体物理、金属物理和材料科学 的发展 1970年代, 超高分辨电子显微镜的发展,使原子像 的直接观察成为现实 透射电镜发展历史透射电镜发展历史1. 电子照明系统电子照明系统 (电子枪,会聚镜系统)电子枪,会聚镜系统)2. 试样室试样室3. 成像放大系统成像放大系统4. 图像记录装置图像记录装置透射电镜结构原理透射电镜结构原理1. 电子照明系统电子照明系统 *电子枪:电子枪:(电子枪,会聚镜系统)电子枪,会聚镜系统) 阴极、栅极和阳极组成 电子束斑直径约几十微米阴极、栅极和阳极组成 电子束斑直径约几十微米 10-5torr,以空气锁与试样室隔开,以空气锁与试样室隔开电子光学系统:电子光学系统:钨灯丝钨灯丝LaB6单晶单晶场发射电子枪的尖端 (钨单晶)场发射电子枪的尖端 (钨单晶)1. 电子照
3、明系统电子照明系统(电子枪,会聚镜系统)电子枪,会聚镜系统) *电子枪电子枪*会聚镜系统:会聚镜系统:第一聚光镜:第一聚光镜:控制电子束照射区域及强度控制电子束照射区域及强度控制电子束发散及柱体中的气体 向电子枪区域扩散。属于控制电子束发散及柱体中的气体 向电子枪区域扩散。属于强激磁 透镜强激磁 透镜,束斑缩小率为1050倍,束斑缩小率为1050倍, 约15m约15m. .电子光学系统:电子光学系统:1. 电子照明系统电子照明系统 *电子枪电子枪 *会聚镜系统:会聚镜系统: 第一聚光镜:第一聚光镜: 第二聚光镜:第二聚光镜:聚光镜光阑:聚光镜光阑:(电子枪,会聚镜系统)电子枪,会聚镜系统)弱激磁透镜,放大倍数为2倍, 减小孔径角,平行束。限制照明孔径角。光阑孔直径为弱激磁透镜,放大倍数为2倍, 减小孔径角,平行束。限制照明孔径角。光阑孔直径为 20 400 m,降低球差,消除像散,降低球差,消除像散。电子光学系统:电子光学系统:侧入式:侧入式:可作可作三维方向的平移三维方向的平移,可较大,可较大 倾斜、双倾倾斜、双倾。在晶体结构分析 时,利用倾斜和旋转装置可以 测定晶体的位相、相变时的
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