材料课件08透射电子显微镜
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透射电子显微镜(材料分析方法)
第九章透射电子显微镜一、透射电子显微镜的结构与成像原理透射电子显微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高分辨本领、高放大倍数的电子光学仪器。
它由电子光学系统、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为镜筒，是透射电子显微镜的核心，它与光路原理与透射光学显微镜十分相似，如图1（书上图9-1）所示。
它分为三部分，即照明系统、成像系统和观察记录系统。
图1 透射显微镜构造原理和光路（a）透射电子显微镜b）透射光学显微镜）（1、照明源2、阳极3、光阑4、聚光镜5、样品6、物镜7、物镜光阑8、选区光阑9、中间镜10、投影镜11、荧光屏或照相底片）（一）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。
电子枪是电镜的照明源，必须有很高的亮度，高分辨率要求电子枪的高压要高度稳定，以减小色差的影响。
1、电子枪电子枪是透射电子显微镜的电子源，是发射电子的照明源。
常用的是热阴极三极电子枪，它由发夹形钨丝阴极、栅极帽和阳极组成，如图2（书上图9-2）所示。
（发射电子的阴极灯丝通常用0.03～0.1mm的钨丝，做成“V”形。
电子枪的第二个电极是栅极，它可以控制电子束形状和发射强度。
故有称为控制极。
第三个极是阳极，它使阴极发射的电子获得较高的动能，形成定向高速的电子流。
阳极又称加速极，一般电镜的加速电压在35～300kV之间。
为了安全，使阳极接地，而阴极处于负的加速电位。
由于热阴极发射电子的电流密度随阴极温度变化而波动，阴极电压不稳定会影响加速电压的稳定度。
为了稳定电子束电流，减小电压的波动，在电镜中采用自偏压电子枪。
）图a为电子枪的自偏压回路，负的高压直接加在栅极上，而阴极和负高压之间因加上一个偏压电阻，使栅极和阴极之间有一个数百伏的电位差。
TEM(透射电子显微镜)
细胞结构解析
细胞膜结构
透射电镜图像可以清晰地展示细胞膜的精细结构，如细胞膜的厚度、 细胞器的分布等。
细胞器结构
透射电镜能够观察到细胞内的各种细胞器，如线粒体、内质网、高 尔基体等，有助于了解细胞器的形态和功能。
细胞骨架结构
透射电镜能够观察到细胞骨架的超微结构，如微管、微丝和中间纤维 等，有助于了解细胞骨架在细胞运动、分裂和分化中的作用。
TEM应用领域
01
02
03
04
生物学
研究细胞、组织和器官的超微 结构，如细胞器、细胞膜、染
色体等。
医学
用于诊断疾病，如癌症、传染 病等，以及药物研发和疫苗制
备过程中的结构分析。
地质学
观察岩石、矿物和矿物的微观 结构，研究地球科学中的各种
地质现象。
材料科学
研究金属、陶瓷、高分子等材 料的微观结构和性能，以及材
控制切片的厚度，通常在50~70纳米之间，以确 保电子束能够穿透并观察到样品的内部结构。
切片收集与处理
将切好的超薄切片收集到支持膜上，并进行染色、 染色脱水和空气干燥等处理。
染色
染色剂选择
选择适当的染色剂，如铅、铀或 铜盐，以增强样品的电子密度并
突出其结构特征。
染色时间与温度
控制染色时间和温度，以确保染色 剂与样品充分反应并达到最佳染色 效果。
清洁样品室
定期清洁样品室，保持清洁度 。
检查电子束系统
定期检查电子束系统，确保聚 焦和稳定性。
更新软件和驱动程序
及时更新TEM相关软件和驱动 程序，确保兼容性和稳定性。
定期校准
按照厂家建议，定期对TEM进 行校准，确保观察结果的准确
性。
06 TEM未来发展
第9-1章透射电子显微镜
• 具有更高的发射特性：在1600～2300 K，LaB6发射能力比W 高4～5个数量级。同时，在高温下性能稳定，使用寿命长。
24
③ 场致发射电子枪
• 场致发射原理：
• 金属中自由电子克服其表面势垒而逸出所做的功，称电子逸 出功（材料物理常数）。
• 研究表明：当强外电场施加到金 属表面，会使其表面势垒降低， 并促使自由电子逸出表面的几率 增加。若势垒的降低值接近其电 子逸出功值（即表面势垒接近为 零），导致隧道效应，则在常温 下也会发射出电子，此现象称为 场致电子发射效应或冷发射。
热电子发射
钨灯丝 W 50
2800 2.3 100 稳定 不需要 5×105 10-3 几个月 20
六硼化镧 LaB6 10 1800 1.5 20 较稳定 不需要 5×106 10-5 约1年 1,000
场发射
热场发射 ZrO/W<100>
0.1-1 1800 0.6-0.8 100 稳定 不需要 5×108 10-7 3-4年 较贵
5－第一聚光镜 6－第二聚光镜 8一电磁偏转线圈
10一物镜消像散线圈 13－第一中间镜 14一第二中间镜 15－第三中间镜 19－荧光屏 20、21－发、收片盒 22－照相室
8
原荷兰PHILIPS公司透射电镜
CM200-TEM 用于普通的材料研究
CM120-TEM 可用于生命科学领域
9
FEI公司TECNAI系列透射电镜
6
日本电子公司透射电镜 JEM-2100（HR）
• 我校新安装的TEM
●点分辨率：0.23nm ●晶格分辨率：0.14nm ●加速電圧：80～200kV ●倍率：×50～1,500,000
7
JEM-2010透射电镜镜筒剖面图
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③ 场致发射电子枪
• 场致发射原理：
• 金属中自由电子克服其表面势垒而逸出所做的功，称电子逸 出功（材料物理常数）。
• 研究表明：当强外电场施加到金 属表面，会使其表面势垒降低， 并促使自由电子逸出表面的几率 增加。若势垒的降低值接近其电 子逸出功值（即表面势垒接近为 零），导致隧道效应，则在常温 下也会发射出电子，此现象称为 场致电子发射效应或冷发射。
热电子发射
钨灯丝 W 50
2800 2.3 100 稳定 不需要 5×105 10-3 几个月 20
六硼化镧 LaB6 10 1800 1.5 20 较稳定 不需要 5×106 10-5 约1年 1,000
场发射
热场发射 ZrO/W<100>
0.1-1 1800 0.6-0.8 100 稳定 不需要 5×108 10-7 3-4年 较贵
5－第一聚光镜 6－第二聚光镜 8一电磁偏转线圈
10一物镜消像散线圈 13－第一中间镜 14一第二中间镜 15－第三中间镜 19－荧光屏 20、21－发、收片盒 22－照相室
8
原荷兰PHILIPS公司透射电镜
CM200-TEM 用于普通的材料研究
CM120-TEM 可用于生命科学领域
9
FEI公司TECNAI系列透射电镜
6
日本电子公司透射电镜 JEM-2100（HR）
• 我校新安装的TEM
●点分辨率：0.23nm ●晶格分辨率：0.14nm ●加速電圧：80～200kV ●倍率：×50～1,500,000
7
JEM-2010透射电镜镜筒剖面图
透射电子显微镜的结构与功能
化学成分分析
01 通过能谱仪（EDS）等附件，对样品进行化学成 分分析。
02 可以检测样品中的元素组成、元素分布和含量。 03 对材料科学、生物学等领域的研究具有重要价值
。
动态过程观察
01
透射电子显微镜可以观察样品的动态过程，例如相变、化学 反应等。
02
通过拍摄连续的显微图像，观察样品在时间尺度上的变化。
中间镜
用于进一步放大实像或改 变成像性质。
投影镜
将最终的放大实像投射到 荧光屏或成像设备上。
真空系统
真空泵
维持透射电子显微镜内部的高真空环境，以减少电子束在空气中散射和吸收。
真空阀
压电源
为电子枪提供加速电压，使电子束具有足够的能量穿 过样品。
高成本
透射电子显微镜的制造成本较高，维 护和运行成本也相对较高。
06
CATALOGUE
透射电子显微镜的发展趋势与展望
高分辨技术
原子像分辨率
01
通过提高电子枪的亮度和像差矫正技术，实现原子级别的分辨
率，观察更细微的结构细节。
动态范围
02
提高成像系统的动态范围，以适应不同样品厚度的观察，更好
地展示样品的层次结构。
样品
样品是透射电子显微镜中的观察对象，通常为薄片或薄膜 。样品需要足够薄，以便让电子束穿透并观察到内部的细 节。
为了保证观察结果的准确性和可靠性，样品需要经过精心 制备和处理，如脱水、染色、切片等。同时，样品的稳定 性也至关重要，以确保在观察过程中不会发生形变或损坏 。
物镜
物镜是透射电子显微镜中的重要元件之一，它对电子束进行放大并传递给下级透 镜。物镜的放大倍数决定了显微镜的总放大倍数。
透射电子显微镜的 结构与功能
透射电子显微镜(TEM)详解
TEM样品可分为间接样品和直接样品。
（一）间接样品的制备（表面复型）
透射电镜所用的试样既要薄又要小，这就大大限 制了它的应用领域，采用复型制样技术可以弥补 这一缺陷。复型是用能耐电子束辐照并对电子束 透明的材料对试样的表面进行复制，通过对这种 复制品的透射电镜观察，间接了解高聚物材料的 表面形貌。
蚀刻剂：高锰酸钾-浓 硫酸 将无定形部分腐蚀掉
八、透射电镜在聚合物研究中的应用
（一）结晶性聚合物的TEM照片
PE单晶及其电子衍射谱
Keller提出的PE折叠链模型
尼龙6 折叠链 片晶
单斜晶系 的PP单晶
2、树枝晶: 从较浓溶液（0.01~0.1%)结晶时，流动力 场存在，可形成树枝晶等。
PE的树枝状结晶
（3）染色：通常的聚合物由轻元素组成，在用厚 度衬度成像时图像的反差很弱，通过染色处理后 可改善。
所谓染色处理实质上就是用一种含重金属的试剂 对试样中的某一组分进行选择性化学处理，使其 结合上重金属，从而导致其对电子的散射能力增 强，以增强图像的衬度。
（a）OsO4染色，可染-C=C-双键、-OH基、-NH2基。 其染色反应是：
（二）直接样品的制备
1.粉末样品制备 粉末样品制备的关键是如何将超细粉的颗粒分散开来，
各自独立而不团聚。
胶粉混合法：在干净玻璃片上滴火棉胶溶液，然后在玻 璃片胶液上放少许粉末并搅匀，再将另一玻璃片压上， 两玻璃片对研并突然抽开，稍候，膜干。用刀片划成小 方格，将玻璃片斜插入水杯中，在水面上下空插，膜片 逐渐脱落，用铜网将方形膜捞出，待观察。
常见的聚合物制样技术
（1）超薄切片:超薄切片机将大试样切成50nm 左右的薄试样。
聚甲基丙烯酸丁酯将 聚四氟乙烯包埋后切 片，白色部分表示颗 粒形貌， 切片时，有颗粒的部 分掉了
（一）间接样品的制备（表面复型）
透射电镜所用的试样既要薄又要小，这就大大限 制了它的应用领域，采用复型制样技术可以弥补 这一缺陷。复型是用能耐电子束辐照并对电子束 透明的材料对试样的表面进行复制，通过对这种 复制品的透射电镜观察，间接了解高聚物材料的 表面形貌。
蚀刻剂：高锰酸钾-浓 硫酸 将无定形部分腐蚀掉
八、透射电镜在聚合物研究中的应用
（一）结晶性聚合物的TEM照片
PE单晶及其电子衍射谱
Keller提出的PE折叠链模型
尼龙6 折叠链 片晶
单斜晶系 的PP单晶
2、树枝晶: 从较浓溶液（0.01~0.1%)结晶时，流动力 场存在，可形成树枝晶等。
PE的树枝状结晶
（3）染色：通常的聚合物由轻元素组成，在用厚 度衬度成像时图像的反差很弱，通过染色处理后 可改善。
所谓染色处理实质上就是用一种含重金属的试剂 对试样中的某一组分进行选择性化学处理，使其 结合上重金属，从而导致其对电子的散射能力增 强，以增强图像的衬度。
（a）OsO4染色，可染-C=C-双键、-OH基、-NH2基。 其染色反应是：
（二）直接样品的制备
1.粉末样品制备 粉末样品制备的关键是如何将超细粉的颗粒分散开来，
各自独立而不团聚。
胶粉混合法：在干净玻璃片上滴火棉胶溶液，然后在玻 璃片胶液上放少许粉末并搅匀，再将另一玻璃片压上， 两玻璃片对研并突然抽开，稍候，膜干。用刀片划成小 方格，将玻璃片斜插入水杯中，在水面上下空插，膜片 逐渐脱落，用铜网将方形膜捞出，待观察。
常见的聚合物制样技术
（1）超薄切片:超薄切片机将大试样切成50nm 左右的薄试样。
聚甲基丙烯酸丁酯将 聚四氟乙烯包埋后切 片，白色部分表示颗 粒形貌， 切片时，有颗粒的部 分掉了
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。
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。
第九章透射电子显微镜 PPT
大透镜,形成第一幅高分辨率电 子显微图像与电子衍射花样。 物镜特点:强激磁、短焦距(13mm),高放大倍数,高分辨率。
物镜决定透射电子显微镜分辨 本领
物镜就是一个强激磁短焦距得透镜,它得放 大倍数较高,一般为100-300倍。目前,高质 量得物镜其分辨率可达0、1nm左右。
(一)物镜
提高物镜分辨率得措施:
各国代表人物
美国伯克莱加州大学G、Thomas将TEM第 一个用到材料研究上。
日本岗山大学H、 Hashimoto日本电镜研 究得代表人。
中国:钱临照、郭可信、李方华、叶恒强、 朱静。
国内电镜做得好得有:北京电镜室(物理所)、 沈阳金属所、清华大学。
为什么要用TEM?
1)可以实现微区物相分析。
如果中间镜得像平面出现一定得位移,这个位 移距离仍处于投影镜得景深范围之内,因此,在 荧光屏上得图像仍旧就是清晰得。
§ 9-1 透射电子显微镜得结构与成像机理
(四)成像与衍射操作:背焦面
背焦面:样品得电子衍射斑点。
§ 9-1 透射电子显微镜得结构与成像机理
(四)成像与衍射操作:像平面
像平面
像平面
分析透射电子显微镜 JEM200CX
分析透射电子显微镜JEM2010
分析型透射电子显微镜
超高压电 镜
TEM发展简史
1924年de Broglie提出波粒二象性假说 1926 Busch指出“具有轴对称性得磁场对电子束
起着透镜得作用,有可能使电子束聚焦成像”。 1927 Davisson & Germer, Thompson and Reid 进行
物镜光阑得另一个主要作用就是在后焦面上 套取衍射束得斑点(即副焦点)成像,这就就是 所谓暗场像。利用明暗场显微照片得对照分 析,可以方便地进行物相鉴定与缺陷分析。
物镜决定透射电子显微镜分辨 本领
物镜就是一个强激磁短焦距得透镜,它得放 大倍数较高,一般为100-300倍。目前,高质 量得物镜其分辨率可达0、1nm左右。
(一)物镜
提高物镜分辨率得措施:
各国代表人物
美国伯克莱加州大学G、Thomas将TEM第 一个用到材料研究上。
日本岗山大学H、 Hashimoto日本电镜研 究得代表人。
中国:钱临照、郭可信、李方华、叶恒强、 朱静。
国内电镜做得好得有:北京电镜室(物理所)、 沈阳金属所、清华大学。
为什么要用TEM?
1)可以实现微区物相分析。
如果中间镜得像平面出现一定得位移,这个位 移距离仍处于投影镜得景深范围之内,因此,在 荧光屏上得图像仍旧就是清晰得。
§ 9-1 透射电子显微镜得结构与成像机理
(四)成像与衍射操作:背焦面
背焦面:样品得电子衍射斑点。
§ 9-1 透射电子显微镜得结构与成像机理
(四)成像与衍射操作:像平面
像平面
像平面
分析透射电子显微镜 JEM200CX
分析透射电子显微镜JEM2010
分析型透射电子显微镜
超高压电 镜
TEM发展简史
1924年de Broglie提出波粒二象性假说 1926 Busch指出“具有轴对称性得磁场对电子束
起着透镜得作用,有可能使电子束聚焦成像”。 1927 Davisson & Germer, Thompson and Reid 进行
物镜光阑得另一个主要作用就是在后焦面上 套取衍射束得斑点(即副焦点)成像,这就就是 所谓暗场像。利用明暗场显微照片得对照分 析,可以方便地进行物相鉴定与缺陷分析。
《透射电子显微镜》课件
优点和缺点
透射电子显微镜的优点包括高分辨率、高对比度、高灵敏度、大深度和号称百万倍的放大倍 数。缺点则包括成本高，需要复杂的样品处理和分析技能。
主要部件
透射电子显微镜主要由以下几个部分组成。
电子源
在透射电子显微镜中使用的电子通常来自热丝或发 射枪。电子的产生必须在真空下进行，以避免与气 体分子相互作用。
透镜系统
透射电子显微镜的透镜系统主要包括透镜、压电陶 瓷和扫描线圈等。这些设备可在电子束内部转移和 聚焦电子以生成清晰的图像。
检测器
工作原理
透射电子显微镜将电子束传递到样品中。当电子束穿过样品时，它们与样品中的原子和分子发生相互作用，并 形成一张图像。
1
电子束的生成
通过电子源产生电子束。在常见的电子源
潜在应用
透射电子显微镜在材料科学、生物学和半导体和微 电子学以外，有许多潜在应用。例如，透射电子显 微镜可以用于分析能量存储、生物医学和太阳能等 领域。
结束语
透射电子显微镜是一种强大的工具，可用于分析微观结构、了解材料性质和研究新技术。希望这个PPT课件能 让更多的人了解透射电子显微镜，并鼓励更多的人来研究和应用这项技术。
电子束的准直和聚焦
2
中，通过加热钨丝等材料来产生电子。
使用透镜系统将电子束准直和聚焦，以使
电子束具有较小的纵向、径向直径和透射
度。
3
电子束与样品的相互作用
电子束穿过样品并与样品中的电子云相互
作用，同时使样品产生信号。这些信号被
信号的检测检测器收集并解析透射电子显微镜样品与 电子束相互作用所生成的信号。
应用
透射电子显微镜在各种不同的领域中都有广泛的应用，其中包括材料科学、生物学和半导体和微电子学。
透射电子显微镜的优点包括高分辨率、高对比度、高灵敏度、大深度和号称百万倍的放大倍 数。缺点则包括成本高，需要复杂的样品处理和分析技能。
主要部件
透射电子显微镜主要由以下几个部分组成。
电子源
在透射电子显微镜中使用的电子通常来自热丝或发 射枪。电子的产生必须在真空下进行，以避免与气 体分子相互作用。
透镜系统
透射电子显微镜的透镜系统主要包括透镜、压电陶 瓷和扫描线圈等。这些设备可在电子束内部转移和 聚焦电子以生成清晰的图像。
检测器
工作原理
透射电子显微镜将电子束传递到样品中。当电子束穿过样品时，它们与样品中的原子和分子发生相互作用，并 形成一张图像。
1
电子束的生成
通过电子源产生电子束。在常见的电子源
潜在应用
透射电子显微镜在材料科学、生物学和半导体和微 电子学以外，有许多潜在应用。例如，透射电子显 微镜可以用于分析能量存储、生物医学和太阳能等 领域。
结束语
透射电子显微镜是一种强大的工具，可用于分析微观结构、了解材料性质和研究新技术。希望这个PPT课件能 让更多的人了解透射电子显微镜，并鼓励更多的人来研究和应用这项技术。
电子束的准直和聚焦
2
中，通过加热钨丝等材料来产生电子。
使用透镜系统将电子束准直和聚焦，以使
电子束具有较小的纵向、径向直径和透射
度。
3
电子束与样品的相互作用
电子束穿过样品并与样品中的电子云相互
作用，同时使样品产生信号。这些信号被
信号的检测检测器收集并解析透射电子显微镜样品与 电子束相互作用所生成的信号。
应用
透射电子显微镜在各种不同的领域中都有广泛的应用，其中包括材料科学、生物学和半导体和微电子学。
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阳极接地，阴极带有负高压。 （3）控制极：会聚电子束；控制电子束电流大小，调节象的
亮度。 阴极、阳极和控制极决定着电子发射的数目及其动能，因此，
人们习惯上把它们通称为“电子枪”。 （4）聚光镜：由于电子之间的斥力和阳极小孔的发散作用，
电子束穿过阳极小孔后，又逐渐变粗，射到试样上仍然过大。聚光 镜就是为克服这种缺陷加入的，它有增强电子束密度和再一次将发 散的电子会聚起来的作用。
点分辨率 3.4Å
最小电子束直径约2nm
倾转角度α=±60度
HNU-ZLβP=±30度
5
CEISS902电镜
加速电压50KV、80KV W灯丝 顶插式样品台 能量分辨率1.5ev 倾转角度α=±60度
转动4000
2020/10/9
Philips CM12透射电镜
加速电压20KV、40KV、60KV、80KV 、100KV、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
2020/10/9
HNU-ZLP
11
（3）中间镜和投影镜： 中间镜和投影镜和物镜相似，但焦距较长。它的作用是将来
自 物镜的的电子象再放大，最后显示在观察屏上，得到高放大倍 率的 电子象。
（4）相对位置
试样、物镜、中间镜、投影镜四者之间的相对位置是：试样 放在物镜的物平面上（物镜的物平面接近物镜的前焦面），物镜 的象平面是中间镜的物平面，中间镜的象平面是投影镜的物平面。 物镜、中间镜、投影镜三者结合起来，给出电镜的总放大倍率。
2020/10/9
HNU-ZLP
3
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
（5）中间镜的衍射作用 中间镜除了起放大作用外，还起衍射作用。这是因为通过减
弱中间的电流，增大其物距，使其物平面与物镜的后焦面相重， 这样就可以把物镜后焦面上形成的电子的电子衍射花样投射到中 间镜的象平面。
2020/10/9
HNU-ZLP
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近代电镜一般都有两个中间镜、两个投影镜。30万倍以上成 象时，物镜、两个中间镜和两个投影镜同时起放大作用。低倍时， 关掉物镜，第一个中间镜对试样进行第一次成象，这样因为物距 加长，加之改变投影镜的电流，总的放大倍数可在仪一千倍以下。 图2-4、2-5是三级放大和极低放大率成象示意图。
β=±25度
HNU-ZLP
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图2－1
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HNU-ZLP
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光源 聚光镜
试样 物镜
电子镜 聚光镜
试样 物镜
中间象 目镜
中间象 投影镜
图2－2
毛玻璃
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照相底板
HNU观照-Z察相L屏底P板
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电镜一般是电子光学系统、真空系统和供电系统三大部分组成。
一 . 电子光学系统 图2-1 是近代大型电子显微镜的剖面示意图，从结构上看，和
光学透镜非常类似。 1. 照明部分 （1）阴极：又称灯丝，一般是由0.03~0.1毫米的钨丝作成V
或Y形状。 （2）阳极：加速从阴极发射出的电子。为了安全，一般都是
加速电压200KV LaB6灯丝 点分辨率 1.94Å
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JEM-2010透射电镜
加速电压200KV LaB6灯丝 点分辨率 1.94Å
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EM420透射电子显微镜
加速电压20KV、40KV、60KV、
80KV、100KV、120KV
晶格分辨率 2.04Å
第八章 透射电子显微镜
透射电镜的结构原理 射透电镜的主要性能
2020/10/9
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2.1 透射电镜的结构原理
目前，风行于世界的大型电镜，分辨本领为2~3 埃，电压为 100～500kV，放大倍数50~1200000倍。由于材料研究强调综 合分析，电镜逐渐增加了一些其它专门仪器附件，如扫描电镜、 扫描透射电镜、X射线能谱仪、电子能损分析等有关附件，使其 成为微观形貌观察、晶体结构分析和成分分析的综合性仪器， 即分析电镜。它们能同时提供试样的有关附加信息。
HNU-ZLP
2
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
高分辨电镜的设计分为两类：一是为生物工作者设计的，
具有最佳分辨本领而没有附件；二是为材料科学工作者设计的， 有附件而损失一些分辨能力。另外，也有些设计，在高分辨时 采取短焦距，低分辨时采取长焦距。
我们这里先看一看一些电镜的外观图片，再就电镜共同的 结构原理和日趋普及的分析电镜的有关部分做一介绍。
2020/10/9
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HNU-ZLP
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阴极（接 负高压） 控制极（比阴极 负100~1000伏）
阳极 电子束
聚光镜
试样
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图2-3 照明H部N分U示-Z意L图P
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2. 成象放大部分
这部分有试样室、物镜、中间镜、投影镜等组成。 （1）试样室：位于照明部分和物镜之间，它的主要作用是通过 试样台承载试样，移动试样。 （2）物镜：电镜的最关键的部分，其作用是将来自试样不同点 同方向同相位的弹性散射束会聚于其后焦面上，构成含有试样结构 信息的散射花样或衍射花样；将来自试样同一点的不同方向的弹性 散射束会聚于其象平面上，构成与试样组织相对应的显微象。投射 电镜的好坏，很大程度上取决于物镜的好坏。 物镜的最短焦距可达1毫米，放大倍数约为300倍，最佳分辨本 领可达1埃，目前，实际的分辨本领为2埃。 为了减小物镜的球差和提高象的衬度，在物镜极靴进口表面和 物镜后焦面上还各放一个光阑，物镜光阑（防止物镜污染）和衬度 光阑（提高衬度） 在分析电镜中，使用的皆为双物镜加辅助透镜，试样置于上下 物镜之间，上物镜起强聚光作用，下物镜起成象放大作用，辅助透 镜是为了进一步改善场对称性而加入的。
亮度。 阴极、阳极和控制极决定着电子发射的数目及其动能，因此，
人们习惯上把它们通称为“电子枪”。 （4）聚光镜：由于电子之间的斥力和阳极小孔的发散作用，
电子束穿过阳极小孔后，又逐渐变粗，射到试样上仍然过大。聚光 镜就是为克服这种缺陷加入的，它有增强电子束密度和再一次将发 散的电子会聚起来的作用。
点分辨率 3.4Å
最小电子束直径约2nm
倾转角度α=±60度
HNU-ZLβP=±30度
5
CEISS902电镜
加速电压50KV、80KV W灯丝 顶插式样品台 能量分辨率1.5ev 倾转角度α=±60度
转动4000
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Philips CM12透射电镜
加速电压20KV、40KV、60KV、80KV 、100KV、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
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HNU-ZLP
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（3）中间镜和投影镜： 中间镜和投影镜和物镜相似，但焦距较长。它的作用是将来
自 物镜的的电子象再放大，最后显示在观察屏上，得到高放大倍 率的 电子象。
（4）相对位置
试样、物镜、中间镜、投影镜四者之间的相对位置是：试样 放在物镜的物平面上（物镜的物平面接近物镜的前焦面），物镜 的象平面是中间镜的物平面，中间镜的象平面是投影镜的物平面。 物镜、中间镜、投影镜三者结合起来，给出电镜的总放大倍率。
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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
（5）中间镜的衍射作用 中间镜除了起放大作用外，还起衍射作用。这是因为通过减
弱中间的电流，增大其物距，使其物平面与物镜的后焦面相重， 这样就可以把物镜后焦面上形成的电子的电子衍射花样投射到中 间镜的象平面。
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近代电镜一般都有两个中间镜、两个投影镜。30万倍以上成 象时，物镜、两个中间镜和两个投影镜同时起放大作用。低倍时， 关掉物镜，第一个中间镜对试样进行第一次成象，这样因为物距 加长，加之改变投影镜的电流，总的放大倍数可在仪一千倍以下。 图2-4、2-5是三级放大和极低放大率成象示意图。
β=±25度
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光源 聚光镜
试样 物镜
电子镜 聚光镜
试样 物镜
中间象 目镜
中间象 投影镜
图2－2
毛玻璃
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照相底板
HNU观照-Z察相L屏底P板
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电镜一般是电子光学系统、真空系统和供电系统三大部分组成。
一 . 电子光学系统 图2-1 是近代大型电子显微镜的剖面示意图，从结构上看，和
光学透镜非常类似。 1. 照明部分 （1）阴极：又称灯丝，一般是由0.03~0.1毫米的钨丝作成V
或Y形状。 （2）阳极：加速从阴极发射出的电子。为了安全，一般都是
加速电压200KV LaB6灯丝 点分辨率 1.94Å
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加速电压200KV LaB6灯丝 点分辨率 1.94Å
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EM420透射电子显微镜
加速电压20KV、40KV、60KV、
80KV、100KV、120KV
晶格分辨率 2.04Å
第八章 透射电子显微镜
透射电镜的结构原理 射透电镜的主要性能
2020/10/9
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2.1 透射电镜的结构原理
目前，风行于世界的大型电镜，分辨本领为2~3 埃，电压为 100～500kV，放大倍数50~1200000倍。由于材料研究强调综 合分析，电镜逐渐增加了一些其它专门仪器附件，如扫描电镜、 扫描透射电镜、X射线能谱仪、电子能损分析等有关附件，使其 成为微观形貌观察、晶体结构分析和成分分析的综合性仪器， 即分析电镜。它们能同时提供试样的有关附加信息。
HNU-ZLP
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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
高分辨电镜的设计分为两类：一是为生物工作者设计的，
具有最佳分辨本领而没有附件；二是为材料科学工作者设计的， 有附件而损失一些分辨能力。另外，也有些设计，在高分辨时 采取短焦距，低分辨时采取长焦距。
我们这里先看一看一些电镜的外观图片，再就电镜共同的 结构原理和日趋普及的分析电镜的有关部分做一介绍。
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阴极（接 负高压） 控制极（比阴极 负100~1000伏）
阳极 电子束
聚光镜
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图2-3 照明H部N分U示-Z意L图P
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2. 成象放大部分
这部分有试样室、物镜、中间镜、投影镜等组成。 （1）试样室：位于照明部分和物镜之间，它的主要作用是通过 试样台承载试样，移动试样。 （2）物镜：电镜的最关键的部分，其作用是将来自试样不同点 同方向同相位的弹性散射束会聚于其后焦面上，构成含有试样结构 信息的散射花样或衍射花样；将来自试样同一点的不同方向的弹性 散射束会聚于其象平面上，构成与试样组织相对应的显微象。投射 电镜的好坏，很大程度上取决于物镜的好坏。 物镜的最短焦距可达1毫米，放大倍数约为300倍，最佳分辨本 领可达1埃，目前，实际的分辨本领为2埃。 为了减小物镜的球差和提高象的衬度，在物镜极靴进口表面和 物镜后焦面上还各放一个光阑，物镜光阑（防止物镜污染）和衬度 光阑（提高衬度） 在分析电镜中，使用的皆为双物镜加辅助透镜，试样置于上下 物镜之间，上物镜起强聚光作用，下物镜起成象放大作用，辅助透 镜是为了进一步改善场对称性而加入的。