光学电镜与扫面电镜和透射电镜的区别

光学电镜与扫面电镜和透射电镜的区别
光学电镜与扫面电镜和透射电镜的区别

(一)光学显微镜与扫描电镜的区别

成像原理不同:光学显微镜利用几何光学成像原理进行成像,电子显微镜利用高能量电子束轰击样品表面,激发出样品表面的各种物理信号,再利用不同的信号探测器接受物理信号转换成图像信息。

分辨率不同:光学显微镜因为光的干涉与衍射作用,分辨率只能局限于0.2-0.5um之间。电子显微镜因为采用电子束作为光源,其分辨率可达到1-3nm之间,因此光学显微镜的组织观察属于微米级分析,电子显微镜的组织观测属于纳米级分析。

景深不同:一般光学显微镜的景深在2-3um之间,因此对样品的表面光滑程度具有极高的要求,所以制样过程相对比较复杂。扫描电镜的景深则可高达几个毫米,因此对样品表面的光滑程度几何没有任何要求,样品制备比较简单,有些样品几乎无需制样。体式显微镜虽然也具有比较大的景深,但其分辨率却非常的低。

应用领域:学显微镜主要用于光滑表面的微米级组织观察与测量,因为采用可见光作为光源因此不仅能观察样品表层组织而且在表层以下的一定范围内的组织同样也可被观察到,并且光学显微镜对于色彩的识别非常敏感和准确。电子显微镜主要用于纳米级的样品表面形貌观测,因为扫描电镜是依靠物理信号的强度来区分组织信息的,因此扫描电镜的图像都是黑白的,对于彩色图像的识别扫描电镜显得无能为力。扫描电镜不仅可以观察样品表面的组织形貌,通过使用EDS、WDS、EBSD等不同的附件设备,扫描电镜还可进一步扩展使用功能。通过使用EDS、WDS辅助设备,扫描电镜可以对微区化学成分进行分析,这一点在失效分析研究领域尤为重要。使用EBSD,扫描电镜可以对材料的晶格取向进行研究。

断口分析

(二)什么是光学显微镜、电子显微镜及两者的区别

什么是光学显微镜:

光学显微镜是利用光学原理,把人眼所不能分辨的微小物体放大成像,以供人们提取微细结构信息的光学仪器。

什么是电子显微镜:

电子显微镜是以电子束为照明源,通过电子流对样品的透射或反射及电磁透镜的多级放大后在荧光屏上成像的大型仪器,而光学显微镜则是利用可见光照明,将微小物体形成放大影像的光学仪器。

光学显微镜与电子显微镜的区别:

概括起来,电镜与光镜主要有以下几个方面的区别:

1.照明源不同。电子显微镜所用的照明源是电子枪发出的电子流;而光学显微镜的照明源是可见光(日光或灯光),由于电子流的波长远短于光波波长,故电镜的放大及分辨率显著地高于光镜。

2.透镜不同。电子显微镜中起放大作用的物镜是电磁透镜(能在中央部位产生磁场的环形电磁线圈);而光学显微镜的物镜则是玻璃磨制而成的光学透镜。电子显微镜中的电磁透镜共有三组,分别与光镜中聚光镜、物镜和目镜的功能相当。

3.成像原理不同。在电子显微镜中,作用于被检样品的电子束经电磁透镜放大后打到荧光屏上成像或作用于感光胶片成像。其电子浓淡的差别产生的机理是,电子束作用于被检样品时,入射电子与物质的原子发生碰撞产生散射,由于样品不同部位对电子有不同散射度,故样品电子像以浓淡呈现;

而光学显微镜中样品的物像以亮度差呈现,它是由被检样品的不同结构吸收光线多少的不同所造成的。

4.所用标本制备方式不同,电子显微镜观察所用组织细胞标本的制备程序较复杂,技术难度和费用都较高,在取材、固定、脱水和包埋等环节上需要特殊的试剂和操作,最后还需将包埋好的组织块放人超薄切片机切成50~100nm厚的超薄标本片;而光学显微镜观察的标本则一般置于载玻片上,如普通组织切片标本、细胞涂片标本、组织压片标本和细胞滴片标本等。

目前,不仅有能放大千余倍的光学显微镜,而且有放大几十万倍的电子显微镜,使我们对生物体的生命活动规律有了更进一步的认识。在普通中学生物教学大纲中规定的实验中,大部分要通过显微镜来完成,因此,显微镜性能的好坏是做好观察实验的关键。

透射电子显微镜的原理与应用

透射电子显微镜的原理及应用 一.前言 人的眼睛只能分辨1/60度视角的物体,相当于在明视距离下能分辨0.1mm 的目标。光学显微镜通过透镜将视角扩大,提高了分辨极限,可达到2000A 。。光学显微镜做为材料研究和检验的常用工具,发挥了重大作用。但是随着材料科学的发展,人们对于显微镜分析技术的要求不断提高,观察的对象也越来越细。如要求分表几十埃或更小尺寸的分子或原子。一般光学显微镜,通过扩大视角可提高的放大倍数不是无止境的。阿贝(Abbe )证明了显微镜的分辨极限取决于光源波长的大小。在一定波长条件下,超越了这个极限度,在继续放大将是徒劳的,得到的像是模糊不清的。 图1-1(a )表示了两个点光源O 、P 经过会聚透镜L ,在平面上形成像O ,、P ,的光路。实际上当点光源透射会聚成像时,由于衍射效应的作用在像平面并不能得到像点。图1-1(b )所示,在像面上形成了一个中央亮斑及周围明暗相间圆环所组成的埃利斑(Airy )。图中表示了像平面上光强度的分布。约84%的强度集中在中央亮斑上。其余则由内向外顺次递减,分散在第一、第二……亮环上。一般将第一暗环半径定义为埃利斑的半径。如果将两个光源O 、P 靠拢,相应的两个埃利斑也逐渐重叠。当斑中心O ,、P ,间距等于案例版半径时,刚好能分辨出是两个斑,此时的光点距离d 称为分辨本领,可表示如下: α λs in 61.0d n = (1-1) 式中,λ为光的波长,n 为折射系数,α孔径半角。上式表明分辨的最小距离与波长成正比。在光学显微镜的可见光的波长条件下,最大限度只能分辨2000A 。。于是,人们用很长时间寻找波长短,又能聚焦成像的光波。后来的X

扫描和投射电镜

1扫描电镜的工作原理 扫描电子显微镜的制造依据是电子与物质的相互作用。扫描电镜从原理上讲就是利用聚焦得非常细的高能电子束在试样上扫描,激发出各种物理信息。通过对这些信息的接受、放大和显示成像,获得测试试样表面形貌的观察。 电子束和固体样品表面作用时的物理现象:当一束极细的高能入射电子轰击扫描样品表面时,被激发的区域将产生二次电子、俄歇电子、特征X射线和连续谱X射线、背散射电子、透射电子,以及在可见、紫外、红外光区域产生的电磁辐射。同时可产生电子-空穴对、晶格振动(声子)、电子振荡(等离子体)。 由电子枪发射的电子,以其交叉斑作为电子源,经二级聚光镜及物镜的缩小形成能谱仪可以获得且具有一定能量、一定束流强度和束斑直径的微细电子束,在扫描线圈驱动下,于试样表面作栅网式扫描。聚焦电子束与试样相互作,产生二次电子发射(以及其它物理信号)。二次电子信号被探测器收集转换成电讯号,经视频放大后输入到显像管栅极,调制与入射电子束同步扫描的显像管亮度,则可以得到反映试样表面形貌的二次电子像[1]。 2扫描电镜的构成 主要包括以下几个部分: 1.电子枪——产生和加速电子。由灯丝系统和加速管两部分组成 2.照明系统——聚集电子使之成为一定强度的电子束。由两级聚光镜组合而成。 3.样品室——样品台,交换,倾斜和移动样品的装置。 4.成像系统——像的形成和放大。由物镜、中间镜和投影镜组成的三级放大系统。调节物镜电流可改变样品成像的离焦量。调节中间镜电流可以改变整个系统的放大倍数。 5.观察室——观察像的空间,由荧光屏组成。 6.照相室——记录像的地方。 7.除了上述的电子光学部分外,还有电气系统和真空系统。提供电镜的各种电压、电流及完成控制功能 3扫描电镜在材料科学中的应用[2] 3.1铁电畴的观测 压电陶瓷由于具有较大的力电功能转换率及良好的性能可调控性等特点在多层陶瓷驱动器、微位移器、换能器以及机敏材料与器件等领域获得了广泛的应用。随着现代技术的发展,铁电和压电陶瓷材料与器件正向小型化、集成化、多功能化、智能化、高性能和复合结构发展,并在新型陶瓷材料的开发和研究中发挥重要作用。铁电畴(简称电畴)是其物理基础,电畴的结构及畴变规律直接决定了铁电体物理性质和应用方向。电子显微术是观测电畴的主要方法,其优点在于分辨率高,可直接观察电畴和畴壁的显微结构及相变的动态原位观察(电畴壁的迁移)。扫描电子显微镜观测电畴是通过对样品表面预先进行化学腐蚀来实现的,由于不同极性的畴被腐蚀的程度不一样,利用腐蚀剂可在铁电体表面形成凹凸不平的区域从而可在显微镜中进行观察。因此,可以将样品表面预先进行化学腐蚀后,利用扫描电子显微镜图像中的黑白衬度来判断不同取向的电畴结构。对不同的铁电晶体选择合适的腐蚀剂种类、浓度、腐蚀时间和温度都能显示良好的畴图样扫描电子显微镜与其他设备的组合以实现多种分析功能。 3.2材料的组织形貌观察 材料剖面的特征、零件内部的结构及损伤的形貌,都可以借助扫描电镜来判断,分析反射式的光学显微镜直接观察大块试样很方便,但其分辨率、放大倍数和景深都比较低而扫描电子显微镜的样品制备简单,可以实现试样从低倍到高倍的定位分析,在样品室中的试样不仅可以沿三维空间移动,还能够根据观察需要进行空间转动,以利于使用者对感兴趣的部位

实验透射电镜的结构原理及应用

实验透射电镜的结构原理及应用 一、目的要求 1.结合透射电镜实物,介绍其基本结构和工作原理,以加深对透射电镜的了解。 2.学习衍射图谱的分析步骤。 3.学习操作透射电镜,获得的明暗场像 二、透射电镜的基本结构 透射电子显微镜是以波长很短的电子束做照明源,用电磁透镜聚焦成像的一种具有高分辨本领,高放大倍数的电子光学仪器。透射电镜由电子光学系统、真空系统及电源与控制系统三部分组成。电子光学系统是透射电子显微镜的核心,而其他两个系统为电子光学系统顺利工作提供支持。 2.1 电子光学系统 电子光学系统通常称镜筒,是透射电子显微镜的核心,由于工作原理相同,在光路结构上电子显微镜与光学显微镜有很大的相似之处。只不过在电子显微镜中,用高能电子束代替可见光源,以电磁透镜代替光学透镜,获得了更高的分辨率(图9-6)电子光学系统分为三部分,即照明部分、成像部分和观察记录部分。 照明部分的作用是提供亮度高、相干性好、束流稳定的照明电子束。它主要由发射并使电子加速的电子枪、会聚电子束的聚光镜和电子束平移、倾斜调节装置组成。成像部分主要由物镜、中间镜,投影镜及物镜光阑和选区光阑组成。穿过试样的透射电子束在物镜后焦面成衍射花样,在物镜像面成放大的组织像,并经过中间镜、投影镜的接力放大,获得最终

的图像。观察记录部分由荧光屏及照像机组成。试样图像经过透镜多次放大后,在荧光屏上 显示出高倍放大的像。如需照像,掀起荧光屏,使像机中底片曝光,底片在荧光屏之下,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。 2.2 真空系统 电子光学系统的工作过程要求在真空条件下进行,这是因为在充气条件下会发生以下情 况:栅极与阳极间的空气分子电离,导致高电位差的两极之间放电;炽热灯丝迅速氧化,无 法正常工作;电子与空气分子碰撞,影响成像质量;试样易于氧化,产生失真。 目前一般电镜的真空度为10-5托左右。真空泵组经常由机械泵和扩散泵两级串联成。为 了进一步提高真空度,可采用分子泵、离子泵,真空度可达到10-8托或更高。 2.3 电源与控制系统 供电系统主要用于提供两部分电源:一是电子枪加速电子用的小电流高压电源;一是透 镜激磁用的大电流低压电源。一个稳定的电源对透射电镜非常重要,对电源的要求为:最大 透镜电流和高压的波动引起的分辨率下降要小于物镜的极限分辨本领。 三、透射电镜的工作原理 透射电子显微镜是依照阿贝成像原理工作的,即:平行入射波受到有周期性特征物体的 散射作用在物镜的后焦面上形成衍射谱,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。因此根据阿贝成像原理,在电磁透镜的后焦面上可以获得晶体的衍射谱,故透射 电子显微镜可以做物相分析;在物镜的像面上形成反映样品特征的形貌像,故透射电镜可以 做组织分析。 四、衍射花样标定 以已知晶体结构,定晶面取向的标定为例,基本程序如下: 1)测量距离中心斑点最近的三个衍射斑点到中心斑点的距离R; 2)测量所选衍射斑点之间的夹角φ; 3)根据公式λL Rd =,将测得的距离换算成面间距d; 4)因为晶体结构是已知的,将求得的d值与该物质的面间距表(如PDF卡片)相对照, 得出每个斑点的晶面族指数; }{HKL 5)决定离中心斑点最近衍射斑点的指数。若R1最短,则相应斑点的指数可以取等价晶 面中的任意一个; }{111L K H )(111L K H 6)决定第二个斑点的指数。第二个斑点的指数不能任选,因为它和第一个斑点间的夹角必须符合夹角公式。对立方晶系来说,两者的夹角可用下式(9.6)求得 )()(cos 22222221212 12 12121L K H L K H L L K K H H ++++++=φ (9.6) 在决定第二个斑点指数时,应进行所谓尝试校核,即只有代人夹角公式后 )(222L K H

扫描电镜的基本结构和工作原理

扫描电镜的基本结构和工作原理 扫描电子显微镜利用细聚焦电子束在样品表面逐点扫描,与样品相互作用产行各种物理信号,这些信号经检测器接收、放大并转换成调制信号,最后在荧光屏上显示反映样品表面各种特征的图像。扫描电镜具有景深大、图像立体感强、放大倍数范围大、连续可调、分辨率高、样品室空间大且样品制备简单等特点,是进行样品表面研究的有效分析工具。 扫描电镜所需的加速电压比透射电镜要低得多,一般约在1~30kV,实验时可根据被分析样品的性质适当地选择,最常用的加速电压约在20kV左右。扫描电镜的图像放大倍数在一定范围内(几十倍到几十万倍)可以实现连续调整,放大倍数等于荧光屏上显示的图像横向长度与电子束在样品上横向扫描的实际长度之比。扫描电镜的电子光学系统与透射电镜有所不同,其作用仅仅是为了提供扫描电子束,作为使样品产生各种物理信号的激发源。扫描电镜最常使用的是二次电子信号和背散射电子信号,前者用于显示表面形貌衬度,后者用于显示原子序数衬度。 扫描电镜的基本结构可分为电子光学系统、扫描系统、信号检测放大系统、图像显示和记录系统、真空系统和电源及控制系统六大部分。这一部分的实验内容可参照教材第十二章,并结合实验室现有的扫描电镜进行,在此不作详细介绍。 三、扫描电镜图像衬度观察 1.样品制备 扫描电镜的优点之一是样品制备简单,对于新鲜的金属断口样品不需要做任何处理,可以直接进行观察。但在有些情况下需对样品进行必要的处理。 1) 样品表面附着有灰尘和油污,可用有机溶剂(乙醇或丙酮)在超声波清洗器中清洗。 2) 样品表面锈蚀或严重氧化,采用化学清洗或电解的方法处理。清洗时可能会失去一些表面形貌特征的细节,操作过程中应该注意。 3) 对于不导电的样品,观察前需在表面喷镀一层导电金属或碳,镀膜厚度控制在5-10nm 为宜。 2.表面形貌衬度观察 二次电子信号来自于样品表面层5~l0nm,信号的强度对样品微区表面相对于入射束的取向非常敏感,随着样品表面相对于入射束的倾角增大,二次电子的产额增多。因此,二次电子像适合于显示表面形貌衬度。 二次电子像的分辨率较高,一般约在3~6nm。其分辨率的高低主要取决于束斑直径,而实际上真正达到的分辨率与样品本身的性质、制备方法,以及电镜的操作条件如高匝、扫描速度、光强度、工作距离、样品的倾斜角等因素有关,在最理想的状态下,目前可达的最佳分辩率为lnm。 扫描电镜图像表面形貌衬度几乎可以用于显示任何样品表面的超微信息,其应用已渗透到许多科学研究领域,在失效分析、刑事案件侦破、病理诊断等技术部门也得到广泛应用。在材料科学研究领域,表面形貌衬度在断口分析等方面显示有突出的优越性。下面就以断口分析等方面的研究为例说明表面形貌衬度的应用。 利用试样或构件断口的二次电子像所显示的表面形貌特征,可以获得有关裂纹的起源、裂纹扩展的途径以及断裂方式等信息,根据断口的微观形貌特征可以分析裂纹萌生的原因、裂纹的扩展途径以及断裂机制。图实5-1是比较常见的金属断口形貌二次电子像。较典型的

简述扫描电镜的构造及成像原理资料讲解

简述扫描电镜的构造及成像原理,试分析其与透射电镜在样品表征方面的异同 1、扫描电镜的构造 扫描电镜由电子光学系统、信号收集和图像显示系统、和真空系统三部分组成。 1.1 电子光学系统(镜筒) 电子光学系统包括电子枪、电磁透镜、扫描线圈和样品室。 1.1.1 电子枪扫描电子显微镜中的电子枪与透射电镜的电子枪相似,只是加速电压比透射电镜低。 1.1.2 电磁透镜扫描电子显微镜中各电磁透镜都不作成像透镜用,而是做聚光镜用,它们的功能只是把电子枪的束斑逐级聚焦缩小,使原来直径约为50um的束斑缩小成一个只有数个纳米的细小斑点,要达到这样的缩小倍数,必须用几个透镜来完成。扫描电子显微镜一般都有三个聚光镜,前两个聚光镜是强磁透镜,可把电子束光斑缩小,第三个聚光镜是弱磁透镜,具有较长的焦距。布置这个末级透镜(习惯上称之物镜)的目的在于使样品室和透镜之间留有一定空间,以便装入各种信号探测器。扫描电子显微镜中照射到样品上的电子束直径越小,就相当于成像单元的尺寸越小,相应的分辨率就越高。采用普通热阴极电子枪时,扫描电子束的束径可达到6nm左右。若采用六硼化镧阴极和场发射电子枪,电子束束径还可进一步缩小。

1.1.3 扫描线圈扫描线圈的作用是使电子束偏转,并在样品表面作有规则的扫动,电子束在样品上的扫描动作和显像管上的扫描动作保持严格同步,因为它们是由同一扫描发生器控制的。 1.1.4 样品室样品室内除放置样品外,还安置信号探测器。各种不同信号的收集和相应检测器的安放位置有很大关系,如果安置不当,则有可能收不到信号或收到的信号很弱,从而影响分析精度。样品台本身是一个复杂而精密的组件,它应能夹持一定尺寸的样品,并能使样品作平移、倾斜和转动等运动,以利于对样品上每一特定位置进行各种分析。新式扫描电子显微镜的样品室实际上是一个微型试验室,它带有许多附件,可使样品在样品台上加热、冷却和进行机械性能试验(如拉伸和疲劳)。 1.2 信号的收集和图像显示系统 二次电子、背散射电子和透射电子的信号都可采用闪烁计数器来检测。信号电子进入闪烁体后即引起电离,当离子和自由电子复合后就产生可见光。可见光信号通过光导管送入光电倍增器,光信号放大,即又转化成电流信号输出,电流信号经视频放大器放大后就成为调制信号。如前所述,由于镜筒中的电子束和显像管中电子束是同步扫描的,而荧光屏上每一点的亮度是根据样品上被激发出来的信号强度来调制的,因此样品上各点的状态各不相同,所以接收到的信号也不相同,于是就可以在显像管上看到一幅反映试样各点状态的扫描电子显微图像。 1.3 真空系统 为保证扫描电子显微镜电子光学系统的正常工作,对镜筒内的真空度有一定的要求。一般情况下,如果真空系统能提供1.33×10-2 -1.33×10-3 Pa的真空度时,就可防止样品的污染。如果真空度不足,除样品被严重污染外,还会出现灯丝寿命下降,极间放电等问题。 2、扫描电镜的成像原理 扫描电镜是由电子枪发射并经过聚焦的电子束在样品表面扫描,激发样品产生各种物理信号,经过检测、视频放大和信号处理,在荧光屏上获得能反映样品表面各种特征的扫描图像。 3、分析扫描电镜与透射电镜在样品表征方面的异同 3.1 结构差异 主要体现在样品在电子束光路中的位置不同,透射电镜的样品在电子束中间,电子源在样品上方发射电子,经过聚光镜,然后穿透样品后,有后续的电磁透镜继续放大电子光束,最后投影在荧光屏幕上;扫描电镜的样品在电子束末端,

SEM工作原理与使用方法

SEM的工作原理与使用方法 1、SEM的工作原理 扫描电镜(SEM)是对样品表面形态进行测试的一种大型仪器。当具有一定能量的入射电子束轰击样品表面时,电子与元素的原子核及外层电子发生单次或多次弹性与非弹性碰撞,一些电子被反射出样品表面,而其余的电子则渗入样品中,逐渐失去其动能,最后停止运动,并被样品吸收。在此过程中有99%以上的入射电子能量转变成样品热能,而其余约1%的入射电子能量从样品中激发出各种信号。如图1所示,这些信号主要包括二次电子、背散射电子、吸收电子、透射电子、俄歇电子、电子电动势、阴极发光、X 射线等。扫描电镜设备就是通过这些信号得到讯息,从而对样品进行分析的。 图1 入射电子束轰击样品产生的信息示意图 从结构上看,如图2所示,扫描电镜主要由七大系统组成,即电子光学系统、探测、信号处理、显示系统、图像记录系统、样品室、真空系统、冷却循环水系统、电源供给系统。

图2 扫描电子显微镜结构图 图3 扫描电子显微镜成像原理图 由图3,可以看出,从灯丝发射出来的热电子,受2-30KV 电压加速,经两个聚光镜和一个物镜聚焦后,形成一个具有一定能量,强度和斑点直径的入射电子束,在扫描线圈产生的磁场作用下,入射电子束按一定时间、空间顺序做光栅式扫描。由于入射电子与样品之间的相互作用,从样品中激发出的二次电子通过收集极的收集,可将向各个方向发射的二次电子收集起来。这些二次电子经加速并射到闪烁体上,使二次电子信息转变成光信号,经过光导管进入光电倍增管,使光信号再转变成电信号。这个电信号又经视频放大器放大,并将其输入到显像管的栅极中,调制荧光屏的亮度,在荧光屏上就会出现与试样上一一对应的相同图像。入射电子束在样品表面上扫描时,因二次电子发射量随样品表面起伏程度(形貌)变化而变化。 故视频放大器放大的二次电子信号是一个交流信号,用这个交流信号调制显像管栅极电,其结果在显像管荧光屏上呈现的是一幅亮暗程度不同的,并反映样品表面起伏程度(形貌)的二次电子像。应该特别指出的是:入射电子束在样品表面上扫描和在荧光屏上的扫描必须是“同步”,即必须用同一个扫描发生器来控制,这样就能保证样品上任一“物点”样品A 点,在显像管荧光屏上的电子束恰好在A ’点即“物点”A 与“像

扫描电镜和透射电镜的区别

扫描电镜和透射电镜的区别 怡星有限公司 電子顯微鏡分類 電子顯微鏡按結構和用途可分為透射式電子顯微鏡、掃描式電子顯微鏡、反射式電子顯微鏡和發射式電子顯微鏡等。透射式電子顯微鏡常用於觀察那些用普通顯微鏡所不能分辨的細微物質結構;掃描式電子顯微鏡主要用於觀察固體表面的形貌,也能與X射線衍射儀或電子能譜儀相結合,構成電子微探針,用於物質成分分析;發射式電子顯微鏡用於自發射電子錶面的研究。 透射式電子顯微鏡 透射式電子顯微鏡因電子束穿透樣品後,再用電子透鏡成像放大而得名。它的光路與光學顯微鏡相仿。在這種電子顯微鏡中,圖像細節的對比度是由樣品的原子對電子束的散射形成的。樣品較薄或密度較低的部分,電子束散射較少,這樣就有較多的電子通過物鏡光欄,參與成像,在圖像中顯得較亮。反之,樣品中較厚或較密的部分,在圖像中則顯得較暗。如果樣品太厚或過密,則像的對比度就會惡化,甚至會因吸收電子束的能量而被損傷或破壞。 透射式電子顯微鏡鏡筒的頂部是電子槍,電子由鎢絲熱陰極發射出、通過第一,第二兩個聚光鏡使電子束聚焦。電子束通過樣品後由物鏡成像於中間鏡上,再通過中間鏡和投影鏡逐級放大,成像於螢光屏或照相乾版上。 中間鏡主要通過對勵磁電流的調節,放大倍數可從幾十倍連續地變化到幾十萬倍;改變中間鏡的焦距,即可在同一樣品的微小部位上得到電子顯微像和電子衍射圖像。為了能研究較厚的金屬切片樣品,法國杜洛斯電子光學實驗室研製出加速電壓為3500千伏的超高壓電子顯微鏡。 掃描式電子顯微鏡 掃描式電子顯微鏡的電子束不穿過樣品,僅在樣品表面掃描激發出二次電子。放在樣品旁的閃爍體接收這些二次電子,通過放大後調製顯像管的電子束強度,從而改變顯像管螢光屏上的亮度。顯像管的偏轉線圈與樣品表面上的電子束保持同步掃描,這樣顯像管的螢光屏就顯示出樣品表面的形貌圖像,這與工業電視機的工作原理相類似。 掃描式電子顯微鏡的解析度主要決定於樣品表面上電子束的直徑。放大倍數是顯像管上掃描幅度與樣品上掃描幅度之比,可從幾十倍連續地變化到幾十萬倍。掃描式電子顯微鏡不需要很薄的樣品;圖像有很強的立體感;能利用電子束與物質相互作用而產生的二次電子、吸收電子和X射線等資訊分析物質成分。 掃描式電子顯微鏡的電子槍和聚光鏡與透射式電子顯微鏡的大致相同,但是為了使電子束更細,在聚光鏡下又增加了物鏡和消像散器,在物鏡內部還裝有兩組互相垂直的掃描線圈。物鏡下面的樣品室內裝有可以移動、轉動和傾斜的樣品台

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图1 放射电子显微镜基本结构原理图(注:除上述部分外,电镜还包括必须的冷却和真空系统)

图2 电镜和光镜原理对比图 应用举例: JEM-100CXⅡ透射电镜操作说明 一、开机程序 1、首先打开房间空调,冷却循环水房温度21度,操作室25 度 2、开启冷却水循环装置,一个独立的小的控制器,先将开关 打至ON,再将按下POWER键 3、启动稳压电源,稳定于220V;查看电源箱供电指示灯亮 4、用钥匙启动主机,从OFF档位旋到START位,松开后钥 匙自动回到ON位置。仪器自动抽真空,等待约40分钟。 5、直至DP绿灯亮,HIGH绿灯亮,READY绿灯亮(若不亮 的话,将LENS LIGHT打至ON档位)。 二、电子枪合轴(1-3合轴) 1、确认READY绿灯亮 2、把样品拨出,物镜光栏拨出至0档位 3、加高压:按下HT键后,依次按下40-60-80-100KV键,并 注意观察束流表是否正常,每次都要等电流表显示稳定之后再进行下一步,一般调到80KV就行了。 4、加灯丝:将FILAMENT EMIISSION旋钮缓慢旋至锁定位 置 5、一般在SCAN(5300倍)条件下调节,调节CONDENSER

钮,得到光斑。 6、SPOT SIZE调到3档,调节CONDENSER钮聚光,得到 最小最亮光斑,然后用左右ALIGNMENT:TRANS(小的)将光斑拉至最中心位置(中心位置有一黑点)。 7、SPOT SIZE调到1档,调节CONDENSER钮聚光,得到 最小最亮光斑,然后用GUN ALIGNMENT:TRANS(X、Y)将光斑拉至中心位置。 8、再重复6、7步骤,使束流不偏离中心。 三、调灯丝相(每次开机都需要检查) 1、在SCAN模式下,SPOT SIZE调到1档 2、将FILAMENT EMIISSION旋钮稍稍往回调,到看到灯丝 欠饱和像,即车轮像(鱼眼像),若车轮像不对称,则进行下面调节。 3、缓慢旋转GUN ALIGNMENT:TILT(X、Y),使灯丝像 对称。 4、然后调节FILAMENT EMIISSION旋钮至灯丝饱和(即刚 好全亮,没有阴影),并锁定该位置。 四、粗对焦(该步很重要) 1、关灯丝(FILAMENT EMIISSION旋钮至OFF)后,插入 样品,插入物镜光栏(2档) 2、开灯丝(FILAMENT EMIISSION旋钮至ON)后,放大 光斑至满屏(以免烧坏铜网) 3、找到样品,并选中一目标为参照 4、将IMAGE WOBBLER打至ON,此时看到样品会有一定 的晃动,调节FOCUS旋钮(有大中小三个,一般只用到中和小)至图像清晰没有重影。 五、聚光镜对中调节 1、关灯丝后,拨出样品,拨出光栏,开灯丝,缩小光斑,检查 是否在中心位置, 2、在SCAN模式,SPOT SIZE 1档情况下,将COND ALIGNMENT打到ON,然后下面一WOBBLER键打到X,

透射电镜结构原理及明暗场成像#精选、

2017 年秋季学期研究生课程考核 (读书报告、研究报告) 考核科目:材料显微分析实践 考核项目:透射电镜的明暗场成像技术学生所在院(系):材料学院 学生所在学科:材料工程 学生姓名:张珞斌 学号:17S109247 学生类别:专硕 考核结果阅卷人

透射电镜结构原理及明暗场成像 一、实验内容及实验目的 1.结合透射电镜实物介绍其基本结构及工作原理,以加深对透射电镜结构的整体印象,加深对透射电镜工作原理的了解。 2.选用合适的样品,通过明暗场像操作的实际演示,了解明暗场成像原理。 二、透射电镜的基本结构及工作原理 透射电子显微镜是一种具有高分辨率、高放大倍数的电子光学仪器,被广泛应用于材料科学等研究领域。透射电镜以波长极短的电子束作为光源,电子束经由聚光镜系统的电磁透镜将其聚焦成一束近似平行的光线穿透样品,再经成像系统的电磁透镜成像和放大,然后电子束投射到主镜简最下方的荧光屏上而形成所观察的图像。在材料科学研究领域,透射电镜主要可用于材料微区的组织形貌观察、晶体缺陷分析和晶体结构测定。 透射电子显微镜按加速电压分类,通常可分为常规电镜(100kV)、高压电镜(300kV)和超高压电镜(500kV以上)。提高加速电压,可缩短入射电子的波长。一方面有利于提高电镜的分辨率;同时又可以提高对试样的穿透能力,这不仅可以放宽对试样减薄的要求,而且厚试样与近二维状态的薄试样相比,更接近三维的实际情况。就当前各研究领域使用的透射电镜来看,其主要三个性能指标大致如下: 加速电压:80~3000kV 分辨率:点分辨率为0.2~0.35nm、线分辨率为0.1~0.2nm 最高放大倍数:30~100万倍 尽管近年来商品电镜的型号繁多,高性能多用途的透射电镜不断出现,但总体说来,透射电镜一般由电子光学系统、真空系统、电源及控制系统三大部分组成。此外,还包括一些附加的仪器和部件、软件等。有关的透射电镜的工作原理可参照教材,并结合本实验室的透射电镜,根据具体情况进行介绍和讲解。以下仅对透射电镜的基本结构作简单介绍。 2.1电子光学系统 电子光学系统通常又称为镜筒,是电镜的最基本组成部分,是用于提供照明、成像、显像和记录的装置。整个镜筒自上而下顺序排列着电子枪、双聚光镜、样品室、物镜、中间镜、投影镜、观察室、荧光屏及照相室等。通常又把电子光学系统分为照明、成像和观察记录部分。 2.2 真空系统

电子显微分析技术及应用

电子显微分析技术及应用 材料测试技术是材料科学与工程研究以及应用的重要手段和方法,目的就是要了解、获知材料的成分、组织结构、性能以及它们之间的关系,即材料的基本性质和基本规律。同时为发展新型材料提供新途径、新方法或新流程。在现代制造业中,测试技术具有非常重要的地位和作用。材料的组织形貌观察,主要是依靠显微镜技术,光学显微镜是在微米尺度上观察材料的组织及方法,电子显微分析技术则可以实现纳米级的观察。透射电子显微镜、扫描电子显微镜和电子探针仪等已成为从生物材料、高分子材料到金属材料的广阔范围内进行表面分析的不可缺少的工具。下面将主要介绍其原理及应用。 1.透射电子显微镜(TEM) a)透射电子显微镜 b)透射光学显微镜 图1:透射显微镜构造原理和光路 透射电子显微镜(TEM)是一种现代综合性大型分析仪器,在现代科学、技术的研究、开发工作中被广泛地使用。 所谓电子显微镜是以电子束为照明光源的显微镜。由于电子束在外部磁场或电场的作用下可以发生弯曲,形成类似于可见光通过玻璃时的折射现象,所以我们就可以利用这一物理效应制造出电子束的“透镜”,从而开发出电子显微镜。而作为透射电子显微镜(TEM)其特点在于我们是利用透过样品的电子束来成像,这一点有别于扫描电子显微镜。由于电子波的波长大大小于可见光的波长(100kV的电子波的波长为0.0037nm,而紫光的波长为400nm),根据

光学理论,我们可以预期电子显微镜的分辨本领应大大优于光学显微镜。 图l是现代TEM构造原理和光路。可以看出TEM的镜筒(Column)主要有三部分所构成:(1)照明系统,即电子枪;(2)成像系统,主要包括聚光镜、物镜、中间镜和投影镜;(3)观察系统。 通过TEM中的荧光屏,我们可以直接几乎瞬时观察到样品的图像或衍射花样。我们可以一边观察,一边改变样品的位置及方向,从而找到我们感兴趣的区域和方向。在得到所需图像后,可以利用相机照相的方法把图像记录下来。现在新一代TEM也有的装备了数字记录系统,可以将图像直接记录到计算机中去,这样可以大大提高工作效率。 2.扫描电子显微镜(SEM) 下图为扫描电子显微镜的原理结构示意图。由三极电子枪发出的电子束经栅极静电聚焦后成为直径为50mm的电光源。在2-30KV的加速电压下,经过2-3个电磁透镜所组成的电子光学系统,电子束会聚成孔径角较小,束斑为5-10m m的电子束,并在试样表面聚焦。末级透镜上边装有扫描线圈,在它的作用下,电子束在试样表面扫描。高能电子束与样品物质相互作用产生二次电子,背反射电子,X射线等信号。这些信号分别被不同的接收器接收,经放大后用来调制荧光屏的亮度。由于经过扫描线圈上的电流与显象管相应偏转线圈上的电流同步,因此,试样表面任意点发射的信号与显象管荧光屏上相应的亮点一一对应。也就是说,电子束打到试样上一点时,在荧光屏上就有一亮点与之对应,其亮度与激发后的电子能量成正比。换言之,扫描电镜是采用逐点成像的图像分解法进行的。光点成像的顺序是从左上方开始到右下方,直到最後一行右下方的像元扫描完毕就算完成一帧图像。这种扫描方式叫做光栅扫描。 图2:扫描电子显微镜的原理和结构示意图

扫描电镜,透射电镜

扫描电镜,透射电镜技术 ㈠序言 1.电镜发展史 2.电镜在生物医学中的作用 3.电镜进展:超高压电镜、扫描透射电镜、扫描隧道显微镜、分析电镜等 4.电镜与其它显微镜的区别 ㈡透射电镜 1.概述 2. 基本原理 3.结构和操作 ㈢扫描电镜 1.概述 2.成像原理 3. 结构和操作 ㈣超薄切片技术 1.电镜对标本的要求 2.标本制备过程 3.人工假象问题 ㈤扫描电镜样品制备 1.取材和予处理 2.生物样品干燥 3.生物样品导电 ㈥免疫电镜 1.概述 2.方法 3.免疫金探针技术 ㈦细胞化学技术 1.概述 2.电得赶胞化学技术 ㈧细胞超微结构 1.正常细胞超微结构 2.超微结构的病理变化 3.人工假象 电子显微镜(electron microscope) 利用电子束对样品放大成像的显微镜,简称电镜。电镜的放大倍率可达百万,可分辨样品的最小细节为几个埃,而光学显微镜的放大倍率不过几千,其分辨率在理论上不能小于0.2微米,这是因为受光波波长的局限, 即可见光的波长不能小于4000埃。为此,它促使人们去寻找更短波长的照明物质。 根据波动学说,运动着的电子可以看作是一种电子波。电子运动的速度越高,电子波的波长越短。例如受200千伏高压加速的电子,其波长仅为0.025埃。这表明电子是一种理想的新光源。此外,20世纪20~30年代,证实了轴对称分布的电磁场具有能使电子束偏转、聚焦的作用,从而找到了相当于光学显微镜中的透镜──电子透镜。这就是具有高分辨率的电子显微镜产生的基础。

电子显微镜分为透射电镜和扫描电镜两大类(见彩图显微镜19世纪中期显微镜、显微镜带自动照相机的光学显微镜、显微镜装有场发射枪的扫描电子显微镜,分辨率为20□、显微镜超高压透射电子显微镜,加速电压可达到2000kV、显微镜R.虎克在17世纪中期制做的复式显微镜、显微镜20世纪初期的显微镜,数值孔径达1.4)。从性能方面看,光学显微镜不仅分辨率低,而且景深也很短。透射电镜具有极高的分辨率,但由于必须采用超薄样品(如厚度为几百甚至几十埃),所以景深的问题不突出。扫描电镜则在这个意义上填补了两者的空隙,即既有高分辨率,又有大景深(见表各类显微镜的光学参数)。注:此处所用电镜荧光屏尺寸为100平方毫米,观察者距荧光屏的位置为25厘米,人眼分辨率为0.2毫米。 透射电镜 原理透射电镜的工作原理和普通光学显微镜非常相似,包括照明系统、成像系统和观察、照相室等。 扫描电镜 结构和原理扫描电镜利用从块状样品表面收集到的信号电子成像,因此相当于一种“反射式”显微镜(个别情况下也可采用透射模式)。 发展方向 70年代以来,电镜的发展主要在:①不断提高分辨率,以求观察更精细的物质结构、微小的实体以至单个原子;②研制超高压电镜和特殊环境的样品室,以研究物体在自然状态下的形貌及动态性质;③研制能对样品进行综合分析(包括形态、结构和化学成分等)的设备。 ---------------------------------------------------------------------------------- 第一节扫描电子显微镜 (刘健魏正乾) 扫描电子显微镜的设计思想和工作原理,早在1935年便已被提出来了。1942年,英国首先制成一台实验室用的扫描电镜,但由于成像的分辨率很差,照相时间太长,所以实用价值不大。经过各国科学工作者的努力,尤其是随着电子工业技术水平的不断发展,到1956年开始生产商品扫描电镜。近数十年来,扫描电镜已广泛地应用在生物学、医学、冶金学等学科的领域中,促进了各有关学科的发展。 一.扫描电镜的特点 和光学显微镜及透射电镜相比,扫描电镜具有以下特点: (一) 能够直接观察样品表面的结构,样品的尺寸可大至120mm×80mm×50mm。 (二) 样品制备过程简单,不用切成薄片。 (三) 样品可以在样品室中作三度空间的平移和旋转,因此,可以从各种角度对样品进行观察。 (四) 景深大,图象富有立体感。扫描电镜的景深较光学显微镜大几百倍,比透射电镜大几十倍。 (五) 图象的放大范围广,分辨率也比较高。可放大十几倍到几十万倍,它基本上包括了从放大镜、光学显微镜直到透射电镜的放大范围。分辨率介于光学显微镜与透射电镜之间,可达3nm。 (六) 电子束对样品的损伤与污染程度较小。 (七) 在观察形貌的同时,还可利用从样品发出的其他信号作微区成分分析。 二.扫描电镜的结构和工作原理 (一) 结构 1.镜筒

透射电镜TEM的应用

第三节透射电镜的应用 一、复型在金相分析中的应用 (一)钢中典型组织的观察 1.珠光体 奥氏体在C曲线“鼻子”上部分区域 分解的产物为珠光体型组织,包括珠光体、 索氏体和屈氏体,都是铁素体与渗碳体的 机械混合物,区别只是层片间距不同而已。 珠光体组织内层片的粗细和冷却速度、转 变温度有关,冷速愈快,转变温度愈低, 所形成的珠光体则越细。由于珠光体在晶 界形核,然后向晶内长大直至相遇,所以图5—21 T8,退火,5000×组织:珠光体 在一个奥氏体晶粒内有若干不同位向的珠 光体领域。见图5—21 2.贝氏体 奥氏体在中间温度(低于珠光体转变温度,高于马氏体转变温度)的转变产物为贝氏体,贝氏体也是铁素体和渗碳体的两相组织,但其相变机制和组织形态与珠光体不同。随着钢的成分及转变温度的不同,贝氏体形态有很大差别,大致可分为三类:上贝氏体、下贝氏体和粒状贝氏体。 上贝氏体是在贝氏体转变区的较高温度范围内形成的。在光镜观察时可看到羽毛状或单羽毛状特征,一般是沿奥氏体晶界长出。其中渗碳体粒子很难辨别。复型图象可清晰地显示上贝氏体由大体平行的铁素体条和分布于其间的断续杆状渗碳体所组成。见图5—22。 下贝氏体在低温范围形成,光镜下呈黑色针叶状,并相互成角度。复型电镜观察表明,在铁素体片内沉淀的细小碳化物有一定的取向,与铁素体片长轴成55o~60o角。见图5—23 。 图5—22 GCr15,900℃奥氏体化图5—23 GCr15,970℃奥氏体化400℃等温7秒,7000×,组织:上贝氏体300℃等温30秒,7000×,组织:下贝氏体

3. 马氏体 通常,奥氏体快速冷却时得到马氏体,其形态根据含碳量不同可分为两类:低碳马氏体和高碳马氏体,含碳量在0.2~1%时为两者的混合组织。 低碳马氏体呈条束状排列。同一领域内的马氏体条大致平行,领域之间位向不同。交角60o、90o等,因为其亚结构为大量位错线缠结,又称它为位错马氏体,见图5— 24。高碳马氏体呈针片状,片的大小不一,有一定的交角,马氏体片间往往有残余奥氏体存在,高碳马氏体的亚结构是极薄的孪晶组织,又叫孪晶型马氏体。马氏体片中 图5—24 40Mn 加热至860℃,水冷 2000× 图5—25GCr15 加热至900℃,水冷 3000× 组织:板条马氏体 组织:针状马氏体 还常常可以看到中脊线。见图5—25。 (二)化学热处理渗层组织观察 在电镜下观察化学热处理零件的渗层组织与测量其层深是十分有效的。但由于复型样品边缘碳膜折迭、破碎、卷曲,往往不容易得到完整的表层复型。为了得到较为完整的渗层复型,在制备金相试样时将表层紧紧贴夹铜片,镍片或环氧树脂,然后磨、抛光、腐蚀并将其制成复型样品。在观察时只要找到铜或镍的复型就可找到渗层的最表层,因而能够观察从表面到心部组织变化和测量其层深。 (三)大型零件组织的复型观察 大型零件出故障后,为了分析原因找出补救措施,可在现场做复型。把零件局部抛光、腐蚀、贴AC 纸,取下复型后拿回实验室做投影喷碳,制成样品,观察组织,分析故障原因。这种方法既方便,又不损坏零件。 二、萃取复型的应用 应用萃取复型技术可观察夹杂物或第二相粒子的大小、形态、分布以及通过衍射研究它们的点阵类型和晶体结构。在任何一种合金钢中都或多或少地存在着一些非金属夹杂物。在外力作用下由于它们和基体之间性能上的差异,一般常在它们和基体的界面处产生很大应变,随之形成微裂纹,在材料断裂后,它们一般还保留在断口表面上,用光学显微镜无法查出小尺寸夹杂物。用萃取复型方法萃取到断口复型上,在观察形貌的同时就可以利用电子衍射技术对它们进行物相鉴定,即定出它们的晶体结构。

电子显微镜作业答案

电子显微镜作业 一、判断题 1.俄歇电子是从距样品表面几个埃深度范围内发射的并具有特征能量的二次电子。(√)2.透镜光阑的作用是限制扫描电子束入射试样时的发散度。(×) 3.改变扫描线圈锯齿波的振幅可改变扫描速度,改变扫描线圈电源锯齿波的频率可改变放大倍数。(×) 4.扫描电子显微镜分辨本领的测定方法有两种:一种是测量相邻两条亮线中心间的距离,所测得的最小值就是分辨本领;另一种是测量暗区的宽度,测得的最小宽度定为分辨本领。(×) 二、选择填空 1.电镜的分辨本领主要取决于(A)的分辨本领。 A.物镜;B.中间镜;C.投影镜;D.长磁透镜 2.增加样品反差的方法经常有(A、B))。 A.染色;B.重金属投影;C.超薄切片;D.复型 3.(B)是用来观察聚合物表面的一种制样方法。 A.“超薄切片”;B.“复型”技术;C.染色;D.支持膜 4.(A)是研究本体高聚物内部结构的主要方法。 A.“超薄切片”;B.“复型”技术;C.染色;D.支持膜 5.入射电子中与试样表层原子碰撞发生弹性散射和非弹性散射后从试样表面反射回来的那部分一次电子统称为(B)电子。 A.二次电子;B.背散射电子;C.反冲电子;D.透射电子。 6.扫描电子显微镜的(C)是利用对试样表面形貌敏感的物理信号作为调制信号得到的一种像衬度。 A.散射衬度;B.衍射衬度;C.表面形貌衬度;D.原子序数衬度。 7.(A)是从距样品表面10nm左右深度范围内激发出来的低能电子。 A.二次电子;B.背散射电子;C.吸收电子;D.透射电子。 8.扫描电子显微镜图像的衬度原理有(B)。 (a)散射衬度(b)表面形貌衬度(c)衍射衬度(d)相位衬度9.下面的图中(C)的二次电子信号最大。

透射电镜结构原理及明暗场成像

2017 年秋季学期研究生课程考核 (读书报告、研究报告) 考核科目:材料显微分析实践 考核项目:透射电镜的明暗场成像技术学生所在院(系):材料学院 学生所在学科:材料工程 学生姓 :张珞斌 名 学号:17S109247 学生类别:专硕 考核结果阅卷人

透射电镜结构原理及明暗场成像 一、实验内容及实验目的 1.结合透射电镜实物介绍其基本结构及工作原理,以加深对透射电镜结构的整体印象,加深对透射电镜工作原理的了解。 2.选用合适的样品,通过明暗场像操作的实际演示,了解明暗场成像原理。 二、透射电镜的基本结构及工作原理 透射电子显微镜是一种具有高分辨率、高放大倍数的电子光学仪器,被广泛应用于材料科学等研究领域。透射电镜以波长极短的电子束作为光源,电子束经由聚光镜系统的电磁透镜将其聚焦成一束近似平行的光线穿透样品,再经成像系统的电磁透镜成像和放大,然后电子束投射到主镜简最下方的荧光屏上而形成所观察的图像。在材料科学研究领域,透射电镜主要可用于材料微区的组织形貌观察、晶体缺陷分析和晶体结构测定。 透射电子显微镜按加速电压分类,通常可分为常规电镜(100kV)、高压电镜(300kV)和超高压电镜(500kV以上)。提高加速电压,可缩短入射电子的波长。一方面有利于提高电镜的分辨率;同时又可以提高对试样的穿透能力,这不仅可以放宽对试样减薄的要求,而且厚试样与近二维状态的薄试样相比,更接近三维的实际情况。就当前各研究领域使用的透射电镜来看,其主要三个性能指标大致如下: 加速电压:80~3000kV 分辨率:点分辨率为0.2~0.35nm、线分辨率为0.1~0.2nm 最高放大倍数:30~100万倍 尽管近年来商品电镜的型号繁多,高性能多用途的透射电镜不断出现,但总体说来,透射电镜一般由电子光学系统、真空系统、电源及控制系统三大部分组成。此外,还包括一些附加的仪器和部件、软件等。有关的透射电镜的工作原理可参照教材,并结合本实验室的透射电镜,根据具体情况进行介绍和讲解。以下仅对透射电镜的基本结构作简单介绍。 2.1电子光学系统 电子光学系统通常又称为镜筒,是电镜的最基本组成部分,是用于提供照明、成像、显像和记录的装置。整个镜筒自上而下顺序排列着电子枪、双聚光镜、样品室、物镜、中间镜、投影镜、观察室、荧光屏及照相室等。通常又把电子光学系统分为照明、成像和观察记录部分。

扫描电镜和透射电镜的异同-张文强

扫描电镜和透射电镜的异同 化学化工学院 15级应用化学 1032011523043 张文强 通俗的说扫描电镜是相当与对物体的照相得到的是表面的只是表面的立体三维的图象因为扫描的原理是“感知”那些物提被电子束攻击后发出的此级电子而透射电竟就相当于普通显微镜只是用波长更短的电子束替代了会发生衍射的可见光从而实现了显微是二维的图象会看到表面的图象的同时也看到内层物质就想我们拍的X光片似的内脏骨骼什么的都重叠着显现出来总结就是透射虽然能看见内部但是不立体扫描立体但是不能看见内部只局限与表面最后写论文的时候就用了扫描电镜的图,你说看主要做形貌,凡是需要看物质表面形貌的,都可以用扫描电镜,不过要要注意扫描电镜目前分辨率,看看能否达到实验要求。两种测试手段的适用情况凡是需要看物质表面形貌的,都可以用扫描电镜,不过最好的扫描电镜目前分辨率在0.5~1nm左右。如果需要进一步观察表面形貌,需要使用扫描探针显微镜SPM(AFM,STM).如果需要对物质内部晶体或者原子结构进行了解,需要使用TEM. 例如钢铁材料的晶格缺陷,细胞内部的组织变化。当然很多时候对于nm 材料的形搜索态也使用TEM观察。区别扫描电镜观察的是样品表面的形态,而透射电镜是观察样品结构形态的。一般情况下,透射电镜放大倍数更大,真空要求也更高。扫描电镜可以看比较“大”的样品,最大可以达到直径200mm以上,高度80mm左右,而透射电镜的样品只能放在直径3mm 左右的铜网上进行观察。一、分析信号(1)扫描电镜扫描电子显微镜的制造是依据电子与物质的相互作用。当一束高能的入射电子轰击物质表面时,被激发的区域将产生二次电子、俄歇电子、特征x射线和连续谱X射线、背散射电子、透射电子,以及在可见、紫外、红外光区域产生的电磁辐射。同时,也可产生电子-空穴对、晶格振动(声子)、电子振荡(等离子体)。原则上讲,利用电子和物质的相互作用,可以获取被测样品本身的各种物理、化学性质的信息,如形貌、组成、晶体结构、电子结构和内部电场或磁场等等。扫描电子显微镜正是根据上述不同信息产生的机理,采用不同的信息检测器,使选择检测得以实现。如对二次电子、背散射电子的采集,可得到有关物质微观形貌的信息;对X射线的采集,可得到物质化学成分的信息。(2)透射电镜根据德布罗意(De Broglie,20世纪法国科学家)提出的运动的微观粒子具有波粒二象性的观点,电子束流也具有波动性,而且电子波的波长比可见光要短得多(例如200千伏加速电压下电子波波长为0.00251纳米),显然,如果用电子束作光源制成的显微镜将具有比光学显微镜高得多的分辨能力。更重要的是,由于电子在电场中会受到电场力运动,以及运动的电子在磁场中会受到洛伦兹力的作用而发生偏转,这使得使用科学手段使电子束聚焦和成像成为可能。 二、结构 (1)扫描电镜 1.镜筒镜筒包括电子枪、聚光镜、物镜及扫描系统。其作用是产生很细的电子束直径约几个(nm),并且使该电子束在样品表面扫描,同时激发出各种信号。 2.电子信号的收集与处理系统在样品室中,扫描电子束与样品发生相互作用后产生多种信号,其中包括二次电子、背散射电子、X射线、吸收电子、俄歇(Auger)电子等。在上述信号中,最主要的是二次电子,它是被入射电子所激发出来的样品原子中的外层电子,产生于样品表面以下几nm至几十nm的区域,其产生率主要取决于样品的形貌和成分。通常所说的扫描电镜像指的就是二次电子像,它是研究样品表面形貌的最有用的电子信号。检测二次电子的检测器的探头是一个闪烁体,当电子打到闪烁体上时,就在其中产生光,这种光被光导管传送到光电倍增管,光信号即被转变成电流信号,再经前置放大及视频放大,电流信号转变成电压信号,最后被送到显像管的栅极。

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