第七章TEM透射电子显微镜PPT课件
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《透射电子显微镜》课件
光阑
限制照明区域，减小成像的视场，提高成像的分辨率 。
光路调节器
调节光路中的光束方向和大小，确保光束正确投射到 样品上。
成像系统
Hale Waihona Puke 物镜将样品上的图像第一次放 大并投影到中间镜上。
中间镜
将物镜放大的图像进一步 放大并投影到投影镜上。
投影镜
将中间镜放大的图像最终 放大并投影到荧光屏或成
像设备上。
真空系统
谢谢您的聆听
THANKS
透射电子显微镜技术不断改进，分辨率和放大倍数得到显著提 高。
透射电子显微镜技术不断创新，出现了许多新型的透射电子显 微镜，如高分辨透射电子显微镜、冷冻透射电子显微镜等。
透射电子显微镜的应用领域
生物学
观察细胞、蛋白质、核酸等生物大分子的 结构和功能。
医学
研究病毒、细菌、癌症等疾病的发生、发 展和治疗。
真空泵
01
通过抽气作用维持透射电子显微镜内部的高真空状态。
真空阀门
02
控制真空泵的工作时间和进气流量，以保持透射电子显微镜内
部真空度的稳定。
真空检测器
03
监测透射电子显微镜内部的真空度，当真空度不足时提醒操作
人员进行处理。
03
透射电子显微镜的操作与维护
透射电子显微镜的操作步骤
打开电源
确保实验室电源稳定，打开透射电子显微镜 的电源开关。
记录
对透射电子显微镜的使用和维护情况进行 记录，方便日后追踪和管理。
04
透射电子显微镜的样品制备技术
金属样品的制备技术
电解抛光
通过电解抛光液对金属样品进行抛光 ，去除表面杂质和氧化层，使样品表 面光滑、平整。
离子减薄
限制照明区域，减小成像的视场，提高成像的分辨率 。
光路调节器
调节光路中的光束方向和大小，确保光束正确投射到 样品上。
成像系统
Hale Waihona Puke 物镜将样品上的图像第一次放 大并投影到中间镜上。
中间镜
将物镜放大的图像进一步 放大并投影到投影镜上。
投影镜
将中间镜放大的图像最终 放大并投影到荧光屏或成
像设备上。
真空系统
谢谢您的聆听
THANKS
透射电子显微镜技术不断改进，分辨率和放大倍数得到显著提 高。
透射电子显微镜技术不断创新，出现了许多新型的透射电子显 微镜，如高分辨透射电子显微镜、冷冻透射电子显微镜等。
透射电子显微镜的应用领域
生物学
观察细胞、蛋白质、核酸等生物大分子的 结构和功能。
医学
研究病毒、细菌、癌症等疾病的发生、发 展和治疗。
真空泵
01
通过抽气作用维持透射电子显微镜内部的高真空状态。
真空阀门
02
控制真空泵的工作时间和进气流量，以保持透射电子显微镜内
部真空度的稳定。
真空检测器
03
监测透射电子显微镜内部的真空度，当真空度不足时提醒操作
人员进行处理。
03
透射电子显微镜的操作与维护
透射电子显微镜的操作步骤
打开电源
确保实验室电源稳定，打开透射电子显微镜 的电源开关。
记录
对透射电子显微镜的使用和维护情况进行 记录，方便日后追踪和管理。
04
透射电子显微镜的样品制备技术
金属样品的制备技术
电解抛光
通过电解抛光液对金属样品进行抛光 ，去除表面杂质和氧化层，使样品表 面光滑、平整。
离子减薄
透射电子显微镜-TEM-医学课件
透射电子显微镜-TEM
Transmission electron microscope
1
内容
简介 结构原理 样品制备 透射电子显微像 选区电子衍射分析
2
TEM 简介
1898年J.J. Thomson发现电子 1924年de Broglie 提出物质粒子波动性假说和1927年实验的 证实。 1926年轴对称磁场对电子束汇聚作用的提出。 1932年，1935年，透射电镜和扫描电镜相继出现，1936年， 透射电镜实现了工厂化生产。 上世纪50年代，英国剑桥大学卡文迪许实验室的Hirsch和 Howie等人建立电子衍射衬度理论并用于直接观察薄晶体缺陷和 结构。 1965年，扫描电子显微镜实现商品化。 70年代初，美国阿利桑那州立大学J.M. Cowley提出相位衬度理 论的多层次方法模型，发展了高分辨电子显微象的理论与技术。 饭岛获得原子尺度高分辨像（1970) 。 80年代，晶体缺陷理论和成像模拟得到进一步发展，透射电镜和 扫描电镜开始相互融合，并开始对小于5埃的尺度范围进行研究。 90年代至今，设备的改进和周边技术的应用。
21
成像系统
照明系统
成像系统
观察记录系统
22
（1）物镜 物镜是将试样形成一次放大像和衍射谱。 决定透射电镜的分辨本领，要求它有尽可 能高的分辨本领、足够高的放大倍数和尽 可能小的像差。通常采用强激磁，短焦距 的物镜。 放大倍数较高，一般为100～300倍。 目前高质量物镜分辨率可达0.1nm左右。
3
透射电子显微镜-TEM
TEM用聚焦电子束作照明源，使 用于对电子束透明的薄膜试样， 以透过试样的透射电子束或衍射 电子束所形成的图像来分析试样 内部的显微组织结构。
Transmission electron microscope
1
内容
简介 结构原理 样品制备 透射电子显微像 选区电子衍射分析
2
TEM 简介
1898年J.J. Thomson发现电子 1924年de Broglie 提出物质粒子波动性假说和1927年实验的 证实。 1926年轴对称磁场对电子束汇聚作用的提出。 1932年，1935年，透射电镜和扫描电镜相继出现，1936年， 透射电镜实现了工厂化生产。 上世纪50年代，英国剑桥大学卡文迪许实验室的Hirsch和 Howie等人建立电子衍射衬度理论并用于直接观察薄晶体缺陷和 结构。 1965年，扫描电子显微镜实现商品化。 70年代初，美国阿利桑那州立大学J.M. Cowley提出相位衬度理 论的多层次方法模型，发展了高分辨电子显微象的理论与技术。 饭岛获得原子尺度高分辨像（1970) 。 80年代，晶体缺陷理论和成像模拟得到进一步发展，透射电镜和 扫描电镜开始相互融合，并开始对小于5埃的尺度范围进行研究。 90年代至今，设备的改进和周边技术的应用。
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成像系统
照明系统
成像系统
观察记录系统
22
（1）物镜 物镜是将试样形成一次放大像和衍射谱。 决定透射电镜的分辨本领，要求它有尽可 能高的分辨本领、足够高的放大倍数和尽 可能小的像差。通常采用强激磁，短焦距 的物镜。 放大倍数较高，一般为100～300倍。 目前高质量物镜分辨率可达0.1nm左右。
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透射电子显微镜-TEM
TEM用聚焦电子束作照明源，使 用于对电子束透明的薄膜试样， 以透过试样的透射电子束或衍射 电子束所形成的图像来分析试样 内部的显微组织结构。
课件：透射电子显微镜
全部部件都必须干净，在肯定真空 度下工作!
twinned grain
•Aperture is centred on the optical axis.
学习材料
37
dislocation
•Aperture displaced, selecting a diffracted beam.
学习材料
38
•No aperture - the diffraction pattern is centered on the optical axis.
Vacuum
• Why 电子平均自由程 至少10-3 Torr
• 电子源寿命 • W 灯丝 10-4 Torr • LaB6灯丝 10-7 Torr
• Field Emission 10-10 Torr
怎样获得
• 机械泵和扩散泵 • 液氮冷凝 • 涡轮分子泵 • 离子泵 注意: 电子枪面对真空度要求最高;
1152条/mm衍射光栅复型放大像
8750×
27
9.4 透射电子显微镜的技术参数
28
9.5 以TEM为代表的电子显微术特点
优点： 同时获得结构〔衍射〕、形貌〔成象〕和
成分〔X光能谱和波谱、电子能量损失谱等〕 信息；
电子束的波长很小，可覆盖从微观到宏观 的全部结构尺度；
高分辩率。 缺点：
主要是电子穿透能力弱〔穿透能力为十分 之一微米量级〕，带来样品制备和实验等方面 的困难；电子与物质的作用十分强烈，致使结 果分析较复杂。
由3)阴电极子、速栅度要大。电子离开照明系统时，动能愈 极大和，阳成极象组愈亮。电子动能愈大，穿透能力愈强， 成试。样可以相应地厚些。
4
9.1 透射电子显微镜的电子光学系统
twinned grain
•Aperture is centred on the optical axis.
学习材料
37
dislocation
•Aperture displaced, selecting a diffracted beam.
学习材料
38
•No aperture - the diffraction pattern is centered on the optical axis.
Vacuum
• Why 电子平均自由程 至少10-3 Torr
• 电子源寿命 • W 灯丝 10-4 Torr • LaB6灯丝 10-7 Torr
• Field Emission 10-10 Torr
怎样获得
• 机械泵和扩散泵 • 液氮冷凝 • 涡轮分子泵 • 离子泵 注意: 电子枪面对真空度要求最高;
1152条/mm衍射光栅复型放大像
8750×
27
9.4 透射电子显微镜的技术参数
28
9.5 以TEM为代表的电子显微术特点
优点： 同时获得结构〔衍射〕、形貌〔成象〕和
成分〔X光能谱和波谱、电子能量损失谱等〕 信息；
电子束的波长很小，可覆盖从微观到宏观 的全部结构尺度；
高分辩率。 缺点：
主要是电子穿透能力弱〔穿透能力为十分 之一微米量级〕，带来样品制备和实验等方面 的困难；电子与物质的作用十分强烈，致使结 果分析较复杂。
由3)阴电极子、速栅度要大。电子离开照明系统时，动能愈 极大和，阳成极象组愈亮。电子动能愈大，穿透能力愈强， 成试。样可以相应地厚些。
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9.1 透射电子显微镜的电子光学系统
TEM高分辨透射电镜讲稿 精品 ppt课件
▪ 在特殊情况下，样品室内还可分别装有加热、冷却或拉伸等各种功能 的样品座，以满足相变、形变等过程的动态观察。
▪ 透射电镜的样品是放置在物镜的上下极靴之间，由于这里的空间很小， 所以透射电镜的样品也很小，通常是直径3mm的薄片。
成像部分：
▪ 物镜：为放大率很高的短距透镜，对样品成像和 放大。它是决定TEM分辨本领和成像质量的关键。 因为它将样品中的微细结构成像、放大，物镜中 的任何缺陷都将被成像系统中的其他透镜进一步 放大。
TEM高分辨透射电镜讲稿 精品
透射电镜的成像及应用（TEM）
精品资料
你怎么称呼老师？
如果老师最后没有总结一节课的重点的难点，你是 否会认为老师的教学方法需要改进？
你所经历的课堂，是讲座式还是讨论式？ 教师的教鞭
“不怕太阳晒，也不怕那风雨狂，只怕先生骂我笨， 没有学问无颜见爹娘 ……”
“太阳当空照，花儿对我笑，小鸟说早早早……”
▪ 因为不同结构有不同的相互作用，这样就 可以根据透射电子图象所获得的信息来了 解试样内部的结构。由于试样结构和相互 作用的复杂性，因此所获得的图象也很复 杂。它不象表面形貌那样直观、易懂。
➢超高压和中等加速电压技术：电子经过试样后，对成像有贡献的弹性散射 电子所占的百分比决定了图像分辨率→信号／噪声的高低；
由于质厚衬度来源于入射电子与试样物质发生相互作用而引起的 吸收与散射。由于试样很薄，吸收很少。衬度主要取决于散射电 子（吸收主要取于厚度，也可归于厚度），当散射角大于物镜的 孔径角α时,它不能参与成象而相应地变暗。这种电子越多，其象越 暗。或者说，平均原子系数越大，散射本领大，透射电子少的部 分所形成的象要暗些，反之则亮些。
3.非晶体样品的质厚衬度成像原理：
入射电子透过样品时，若样品越厚→碰到的原子数目越多；或样 品原子序数Z越大或密度越大→样品原子核库仑电场越强，则散射角 α越大→被散射到物镜光阑外的电子就越多，而参与成像的电子强 度也就越低，从而在荧光屏显示出不同的衬度，这就是质厚衬度成 像原理 。
▪ 透射电镜的样品是放置在物镜的上下极靴之间，由于这里的空间很小， 所以透射电镜的样品也很小，通常是直径3mm的薄片。
成像部分：
▪ 物镜：为放大率很高的短距透镜，对样品成像和 放大。它是决定TEM分辨本领和成像质量的关键。 因为它将样品中的微细结构成像、放大，物镜中 的任何缺陷都将被成像系统中的其他透镜进一步 放大。
TEM高分辨透射电镜讲稿 精品
透射电镜的成像及应用（TEM）
精品资料
你怎么称呼老师？
如果老师最后没有总结一节课的重点的难点，你是 否会认为老师的教学方法需要改进？
你所经历的课堂，是讲座式还是讨论式？ 教师的教鞭
“不怕太阳晒，也不怕那风雨狂，只怕先生骂我笨， 没有学问无颜见爹娘 ……”
“太阳当空照，花儿对我笑，小鸟说早早早……”
▪ 因为不同结构有不同的相互作用，这样就 可以根据透射电子图象所获得的信息来了 解试样内部的结构。由于试样结构和相互 作用的复杂性，因此所获得的图象也很复 杂。它不象表面形貌那样直观、易懂。
➢超高压和中等加速电压技术：电子经过试样后，对成像有贡献的弹性散射 电子所占的百分比决定了图像分辨率→信号／噪声的高低；
由于质厚衬度来源于入射电子与试样物质发生相互作用而引起的 吸收与散射。由于试样很薄，吸收很少。衬度主要取决于散射电 子（吸收主要取于厚度，也可归于厚度），当散射角大于物镜的 孔径角α时,它不能参与成象而相应地变暗。这种电子越多，其象越 暗。或者说，平均原子系数越大，散射本领大，透射电子少的部 分所形成的象要暗些，反之则亮些。
3.非晶体样品的质厚衬度成像原理：
入射电子透过样品时，若样品越厚→碰到的原子数目越多；或样 品原子序数Z越大或密度越大→样品原子核库仑电场越强，则散射角 α越大→被散射到物镜光阑外的电子就越多，而参与成像的电子强 度也就越低，从而在荧光屏显示出不同的衬度，这就是质厚衬度成 像原理 。
透射电子显微镜TEM(PPT121页)
透射电子显微镜 (Transmission Electron Microscope, TEM)
TEM是以波长极短的电子束作为照明源，用电磁透 镜聚焦成像的一种高分辨率、高放大倍数的电子光学 仪器。可同时实现微观形貌观察、晶体结构分析和成 分分析（配以能谱或波谱或能量损失 谱）。
为什么采用电子束而不用自然光？
β=±25度
EM420透射电子显微镜
（日本电子） 加速电压20KV、40KV、60KV、 80KV、100KV、120KV 晶格分辨率 2.04Å 点分辨率 3.4Å 最小电子束直径约2nm 倾转角度α=±60度
β=±30度
FEI Titan 80-300 kV S/TEM 世界上功能最强大的商用透射电子显 微镜 (TEM)。已迅速成为全球顶级研 究人员的首选 S/TEM，从而实现了 TEM 及 S/TEM 模式下的亚埃级分辨 率研究及探索。
➢ 电子显微镜发展史
1898年J.J. Thomson发现电子 1924年de Broglie 提出物质粒子波动性假说和1927年实验的证实。 1926年轴对称磁场对电子束汇聚作用的提出。 1932年，1935年，透射电镜和扫描电镜相继出现，1936年，透射电
镜实现了工厂化生产。 20世纪50年代，英国剑桥大学卡文迪许实验室的Hirsch和Howie等人
主要技术参数： 1.TEM分辨率 <1 2.STEM分辨率 <1 3.能量分辨率 <0.15eV 或 <0.25eV 4.加速电压 80-300kV
内容
8.1 简介 8.2 结构原理 8.3 样品制备 8.4 透射电子显微镜的电子衍射 8.5 透射电子显微镜图像分析
8.2 透射电子显微镜结构原理
电磁透镜的分辨本领比光学玻璃透镜提高一千 倍左右，可以达到2Å 的水平，使观察物质纳米 级微观结构成为可能。
透射电子显微镜的组成ppt
测量和分析工具
提供对图像中的样品尺寸、形貌、 成分等进行测量和分析的工具，以 及实现各种科学计算的函数库。
数据库管理系统
样品信息管理
用于存储和管理与样品相关的信息，如样品名称、来源、处理过 程等。
图像数据库
用于存储和管理采集到的图像数据，包括原始图像和经过处理后 的图像。
查询和检索系统
提供对数据库中的样品信息和图像数据进行查询和检索的功能， 以便用户快速找到感兴趣的样品或图像。
透射电子显微镜的组成
2023-10-27
contents
目录
• 引言 • 透射电子显微镜的硬件组成 • 透射电子显微镜的软件组成 • 透射电子显微镜的工作原理 • 透射电子显微镜的应用 • 透射电子显微镜的发展趋势与挑战
01
引言
目的和背景
目的
透射电子显微镜是一种用于观察微小物体的高分辨率成像技 术，常用于材料科学、生物学和医学等领域的研究。
冷冻电镜技术
随着冷冻电镜技术的发展，透射电子显微镜可以用来观察生物样品， 这项技术使得科学家们能够在接近生理条件下观察生物样品。
03
自动化与智能化
随着自动化和智能化技术的发展，透射电子显微镜的操作更加简单和
高效。例如，自动对焦、自动扫描和自动图像分析等技术使得科学家
们能够更快地获取和分析图像。
实际应用中的挑战与困难
当电子束穿过样品时，会产生散射和衍射等效应，这些信息可以通过探测器收集并转换为图像，以便 观察和分析。
05
透射电子显微镜的应用
材料科学领域的应用
1 2 3
材料的微观结构分析
透射电子显微镜可以观察材料的原子结构，分 析材料的晶体结构、相变、位错等微观结构特 征。
提供对图像中的样品尺寸、形貌、 成分等进行测量和分析的工具，以 及实现各种科学计算的函数库。
数据库管理系统
样品信息管理
用于存储和管理与样品相关的信息，如样品名称、来源、处理过 程等。
图像数据库
用于存储和管理采集到的图像数据，包括原始图像和经过处理后 的图像。
查询和检索系统
提供对数据库中的样品信息和图像数据进行查询和检索的功能， 以便用户快速找到感兴趣的样品或图像。
透射电子显微镜的组成
2023-10-27
contents
目录
• 引言 • 透射电子显微镜的硬件组成 • 透射电子显微镜的软件组成 • 透射电子显微镜的工作原理 • 透射电子显微镜的应用 • 透射电子显微镜的发展趋势与挑战
01
引言
目的和背景
目的
透射电子显微镜是一种用于观察微小物体的高分辨率成像技 术，常用于材料科学、生物学和医学等领域的研究。
冷冻电镜技术
随着冷冻电镜技术的发展，透射电子显微镜可以用来观察生物样品， 这项技术使得科学家们能够在接近生理条件下观察生物样品。
03
自动化与智能化
随着自动化和智能化技术的发展，透射电子显微镜的操作更加简单和
高效。例如，自动对焦、自动扫描和自动图像分析等技术使得科学家
们能够更快地获取和分析图像。
实际应用中的挑战与困难
当电子束穿过样品时，会产生散射和衍射等效应，这些信息可以通过探测器收集并转换为图像，以便 观察和分析。
05
透射电子显微镜的应用
材料科学领域的应用
1 2 3
材料的微观结构分析
透射电子显微镜可以观察材料的原子结构，分 析材料的晶体结构、相变、位错等微观结构特 征。
透射电子显微镜课件
还原到物平面
为象散引起的最大焦距差； 透镜磁场不对称，可能是由于极靴被污染，或极靴的机械不 对称性，或极靴材料各项磁导率差异引起。象散可由附加磁场的 电磁消象散器来校正。
透镜平面
平面B
物
光轴
P PA PB fA
平面A
图1-5（b）象散
3）色差
电子的能量不同，从而波长不一造成的，电子透镜的焦距随着电子 能量而改变，因此，能量不同的电子束将沿不同的轨迹运动。产生的 漫散圆斑还原到物平面，其半径为
CM200-FEG场发射枪电镜
加速电压20KV、40KV、80KV、 160KV、200KV 可连续设置加速电压 热场发射枪 晶格分辨率 1.4Å 点分辨率 2.4Å 最小电子束直径1nm 能量分辨率约1ev 倾转角度α=±20度 β=±25度
JEM-2010透射电镜
加速电压200KV LaB6灯丝 点分辨率 1.94Å
透射电镜---技术指标
包括 ●分辨本领(亦称分辨率) 表征电镜观察物质微观细节的能力，它是标志电镜水 平的首要指标。 ●放大率 ●加速电压 ●自动化程度及所具备的功能等。
点分辨率(点分辨本领)：
定义：电子图像上刚能分 辨开的相邻两点在试样 上的距离。 测量方法： 在照片上量出两个斑点 中心之间的距离，除以 图像的放大倍数。 近代高分辨电镜的点分 辨率可达0.3 nm。
日本日立公司H－700 电子显微镜，配有双倾台 ，并带有7010扫描附件和 EDAX9100能谱。该仪器 不但适合于医学、化学、 微生物等方面的研究，由 于加速电压高，更适合于 金属材料、矿物及高分子 材料的观察与结构分析， 并能配合能谱进行微区成 份分析。
● ● ● ● ●
分 辨 率：0.34nm 加速电压：75KV－200KV 放大倍数：25万倍 能 谱 仪：EDAX－9100 扫描附件：S7010
透射电镜TEM讲义课件PPT
电磁透镜
• 短线圈磁场中的电子运动 显示了电磁透镜聚焦成像 的基本原理。电子运动的 轨迹是一个圆锥螺旋曲线, 最后会聚在轴线上的一点。
• 实际电磁透镜中为了增强 磁感应强度，通常将线圈 置于一个由软磁材料（纯 铁或低碳钢）制成的具有 内环形间隙的壳子里。
电磁透镜的像差及其对 分辨率的影响
• 最佳的光学透镜分辨率是波长的一半。对于电磁透镜来说， 目前还远远没有达到分辨率是波长的一半。以日立H-800透 射电镜为例，其加速电压达是200KV，若分辨率是波长的一 半，那么它的分辨率应该是0.00125nm；实际上H-800透射 电镜的点分辨率是0.45nm，与理论分辨率相差约360倍。
2.2透射电镜的工作原理和特点
• 透射电镜：是以波长极短的电子束作为照 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。
• 通常透射电镜由 电子光学系统、 电源系统、真空 系统、循环冷却 系统和操作控制 系统组成．
• 其中电子光学系 统是电镜的主要 组成部分，通常 称为镜筒．
其中球差不可消除且对电镜分辨率影响最显著；
样品弹性弯曲变形引起-弯曲消光条纹.
原子核和核外电子对入射电子的散射
操作控制系统
观察和记录系统
工作原理
透射电镜，通常采用热阴极 电子枪来获得电子束作为照明源。
热阴极发射的电子，在阳极加 速电压的作用下，高速穿过阳极 孔，然后被聚光镜会聚成具有一 定直径的束斑照到样品上。
一个圆盘就发生偏转而离开原
入射方向；未射中圆盘的电子
则不受影响直接通过。
散射截面的大小
按Rutherford模型，当入射电子经过原子核附近时，
其受到核电场的库仑力-e2Z/rn2作用而发生偏转，其轨
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由电子光学系统、电源与控制 系统及真空系统三部分组成。
电子光学系统通常称镜筒，是
TEM的核心，它的光路原理与
透射光学显微镜十分相似。其
分为三部分：照明系统、成像
系统和观察记录系统。
（a）
（b）
一、照明系统
（1）电子枪 电子枪是TEM的电子源。 常用的是热阴极三极电子枪，
由发夹形钨丝阴极、阳极和栅 极组成。
➢ 作用：提高像衬度；减小孔径角，从而减小像 差；进行暗场成像； ➢ 光阑孔径：20-120um。
选区光阑（Diffraction lens holders）
➢ 来限定微区，对该微区进行衍射分析； ➢ 光阑孔直径：20-400um。
TEM的型号
Philips CM12透射电镜
加速电压20、40、60、80、100 、 120KV LaB6或W灯丝 晶格分辨率 2.04Å 点分辨率 3.4Å 最小电子束直径约2nm； 倾转角度α=±20度
具有很大的景深和焦长。
二、成像系统
样品在物镜的物平面上，物镜的像平面是中间镜的物平面， 中间镜的像平面是投影镜的物平面，荧光屏在投影镜的像平 面上。 物镜和投影镜的放大倍数固定，通过改变中间镜的电流来调 节电镜总M。 M越大，成像亮度越低，成像亮度与M2成反比。 高性能TEM大都采用5级透镜放大，中间镜和投影镜有两级。 放大成像操作：中间镜的物平面和物镜的像平面重合，荧光 屏上得到放大像。 电子衍射操作：中间镜的物平面和物镜的后焦面重合，得到 电子衍射花样。
二、成像系统
高倍放大
电子衍射
成像系统光路
三、观察记录系统
观察和记录装置包括荧光屏和照相机结构。 人眼无法观测电子，TEM中的电子信息通过荧光屏和
照相底版转换为可观察图像。
透射电子显微镜的构成 高压系统
真空系统
10-3 Pa 或 10-6 Pa
透射电子显微镜的构成 控制系统
观察和记录系统
透射电子显微镜的构成
物镜的分辨率决定于极靴的形状和加工精度。 ➢ 一般来说，极靴的内孔和上下极靴之间的距离越小，物镜的分
辨率越高。 ➢ 物镜光阑不仅具有减小球差、像散和色差的作用，而且可以提
高图像的衬度。
极靴:是电机磁极一个独特的结构,由软磁材料（如纯铁） 制成的中心穿孔的柱体对称芯子，被称为极靴。 用极靴一般是为了获得较好的线性分布。
第七章 透射电子显微镜
Transmission electron microscope
第一节 透射电子显微镜的结构和成像原理 第二节 透射电镜的主要性能参数及测定 第三节 样品的制备
第一节 透射电子显微镜的结构和成像原理
以波长极端短的电子束作为照 明源，用电磁透镜聚焦成像的 一种高分辨率、高放大倍数的 电子光学仪器。
测插式样品倾斜装置
消像散器：用来消除或减小透镜磁场的非 轴对称性，把固有的椭圆形磁场校正成旋 转对称磁场的装置。
电磁式消像散器
透射电子显微镜的构成
TEM有三种主要光阑： 聚光镜光阑（Condenser lens holder）
➢ 作用：限制照明孔径角。 ➢ 光阑孔直径：20-400um。
物镜光阑（Objective lens holders）
β±25度
CEISS902电镜
加速电压50、80KV W灯丝 顶插式样品台 能量分辨率1.5ev 倾转角度α=±60度
TEM的型号
加速电压20、40、60、80、100 、 120KV 晶格分辨率 2.04Å 点分辨率 3.4Å 最小电子束直径约2nm 倾转角度α=±60度
β=±30度
EM420透射电子显微镜
➢ 第二聚光镜为弱励磁透镜，适焦 时放大倍数为2倍左右，结果在 样品平面上可获得φ2-10μm的 照明电子束斑。
二、成像系统
成像系统由物镜、中间镜和投影镜构成。
(1) 物镜 作用：用来形成第一幅高分辨率电子显微图像或电子衍射花样
的透镜。 TEM的分辨率主要取决于物镜
通常采用强激磁，短焦距的物镜，放大倍数较高，一般为100～300 倍，目前高质量物镜分辨率可达0.1nm左右。
① 阴极，又称灯丝，一般由0.030.1mm钨丝作成V或Y形状。
② 阳极 ➢加速从阴极发射出的电子。 ➢为了操作安全，一般是阳极接地， 阴极带有负高压。 -50-200kV
一、照明系统
（1）电子枪 电子枪是TEM的电子源。 常用的是热阴极三极电子枪，
由发夹形钨丝阴极、阳极和栅 极组成。
③ 栅极 会聚电子束；控制电子束电流大小，调节像的亮度。
二、成像系统
成像系统由物镜、中间镜和投影镜构成。
(2)中间镜
成二次像。
是一个弱励磁的长焦距变倍率透镜，0～20倍可调 。
利用中间透镜的可变倍率来控制电镜的总放大倍数
。
M 总 ＝ M物M 中 M投
二、成像系统
成像系统由物镜、中间镜和投影镜构成。 (3)投影镜
短焦距强磁透镜，最后一级放大像，最终显示到荧光屏上，称 为三级放大成像。
电子枪的重要性仅次于物镜。决定像的亮度、图像稳定度和 穿透样品的能力。
一、照明系统
(2) 聚光镜
作用：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。
一般采用双聚光镜系统。
➢ 第一聚光镜为强励磁透镜，束斑 缩小率为10-50倍左右，将电子 枪第一交叉点束斑缩小为φ15μm；
TEM的型号
日立H－700电子显微镜
分 辨 率：0.34nm 加速电压：75－200KV 放大倍数：25万倍
JEM-2010透射电镜
加速电压200KV LaB6灯丝 点分辨率 1.94Å
TEM 样品测试过程
抽真空
上样品
观察
拍照
（光斑、聚焦） （Charge Coupied Device ，CCD）
超声波振荡器
乙醇
~30 min
样品杆
样品板
TEM 样品测试过程
抽真空
上样品 观察
拍照 取样
（光斑、聚焦） （Charge Coupied Device ，CCD）
TEM可得到的信息
① 材料的形貌
Figure 2.(a) TEM image ofthe materials after the HNO3-based exfoliation and subsequent esterification reactions,showing the transformation of a large fraction of the original single-channel nanotubes to tube-in-tube structures.(b) An individual tube-in-tube assembly with open end. (c) SEM image of the end of a tube-in-tube assembly.