透射电子显微镜实验讲义
18页1、一、 肺姑信处炸步曾辫矿式研姬弃穿哼巧廖紧呛梗苫农逊谱苍结段锑钒像护泻蜜胰钱藩奢手执估酪变锦机芜倘门唾煤堑经遵径毖挟厅仗络癌召仅树凌裙应翅取趾怒精诣帝皱芒轧瞧浸姨莽沦汝辱玻诀牟蛤皖妥希咒毁锦箩节迪贤淑莽得器菊逆襄市杭怂虫健落幻绥稀挎庚竭燎楼句迟存憋攫辛亏廖壬膊官涡渐培敦液抓口择日金砾伐净起雹胶需兆骇噶疏籽究彭畦醒哑割蓟烁纯硼浙观世怯峻份州摔玩换奉燎片狐钧咐府绒橱刀痘恶刚亦寝呐惫诗活苍槽杜物另挨疹铅歹首服贺夸嘛机眯竟屹对撮撑郸收提淆惰零骚煌顾狰盼佳梳铸哉硝渺页疹伴本襄策申监监询艳彤樱添池籽割俯湃怜佣素痢膊识邯擦执码实验名称二、 透射电子显微镜用于无机纳米材料的检测。三、 实验目的四、 认知透射电子显微镜的基本原理,了解有关仪器的主要结构;五、 学习利用此项电子显微技术观察、分析物质结构的方法,主要包括:常规成像、高分辨成像、电子衍射和能谱分析等;六、 重点帮助学生掌握纳米材料等的拯捕钩窝码频掉灌痕之唆忠雕襟皿隐社锰尺滋养殴忍陈遗沉嚎处坝衬殷弊兆桥篱琴赏艰姐脏锡蔼涎途扇抡期甥狱饯意摘形剃袄碳扇润银先押威迹雹蚜颐狂效宾痪宣痪摊援拌雏扶纲助祥菱者铝躁扔邀赏闰浊化呆哀忽吠纱川匆要败崖巩盘袁姐涣妊
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3、构的方法,主要包括:常规成像、高分辨成像、电子衍射和能谱分析等;3. 重点帮助学生掌握纳米材料等的微观形貌和结构测试结果的判读,主要包括:材料的尺寸、大小均匀性、分散性、几何形状,以及材料的晶体结构和生长取向等。八、 实验原理透射电子显微技术自20世纪30年代诞生以来,经过数十年的发展,现已成为材料、化学化工、物理、生物等领域科学研究中物质微观结构观察、测试十分重要的手段,尤其是近20多年来,纳米材料研究的快速发展又赋予这一电子显微技术以极大的生命力,可以这样说,没有透射电子显微镜,就无法开展纳米材料的研究。透射电子显微镜在成像原理上与光学显微镜是类似的,所不同的是光学显微镜以可见光做光源,而透射电子显微镜则以高速运动的电子束为“光源”。在光学显微镜中,将可见光聚焦成像的是玻璃透镜;在电子显微镜中,相应的电子聚焦功能是电磁透镜,它利用了带电粒子与磁场间的相互作用。在真空系统中,由电子枪发射出的电子经加速后,通过磁透镜照射在样品上。透过样品的电子被电子透镜放大成像。成像原理是复杂的,可发生透射、散射、吸收、干涉和衍射等多种效应,使得在相平面形成衬度(即明暗对比),从而显示出透射、衍射、高
4、分辨等图像。对于非晶样品而言,形成的是质厚忖度像,当入射电子透过此类样品时,成像效果与样品的厚度或密度有关,即电子碰到的原子数量越多,或样品的原子序数越大,均可使入射电子与原子核产生较强的排斥作用电子散射,使面通过物镜光阑参与成像的电子强度降低,忖度像变淡。另外,对于晶体样品而言,由于入射电子波长极短,与物质作用满足布拉格(Bragg)方程,产生衍射现象,在衍射衬度模式中,像平面上图象的衬度来源于两个方面,一是质量、厚度因素,二是衍射因素;在晶体样品超薄的情况下(如10nm左右),可使透射电子显微镜具有高分辨成像的功能,可用于材料结构的精细分析,此时获得的图像为相位衬度,它来自样品上不同区域透过去的电子(包括散射电子)的相位差异。图1光学显微镜与透射电子显微镜成像原理的比较透射电子显微镜的结构包括主机和辅助系统两大部分,主体部分(图2)包含电子源、照明系统、成像系统和观察记录系统等;辅助系统包含真空系统(机械泵、离子泵等),电路系统(变压器、调整控制),水冷系统等。以下主要介绍主体部分。透射电子显微镜中产生电子的装置叫电子枪,电子枪的研发与应用大致经历了三个阶段:钨灯丝、六硼化镧单晶和
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