08透射电子显微镜参考课件
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
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
24.07.2020
1
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。
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。
24.07.2020
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。
24.07.2020
24.07.2020
4
JEM-2010透射电镜
加速电压200KV LaB6灯丝 点分辨率 1.94Å
24.07.2020
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
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
9来自百度文库
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
24.07.2020
图2-3 照明部分示意图
10
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。
24.07.2020
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。
β=±25度
6
图2－1
24.07.2020
1 2 3
4 4 5 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 16
17
18 19
20
7
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
24.07.2020
照相底板
观察屏
8
照相底板
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。
（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。
24.07.2020
12
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。
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
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
24.07.2020
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
24.07.2020
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
加速电压200KV LaB6灯丝 点分辨率 1.94Å
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
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
透射电镜的结构原理 射透电镜的主要性能
24.07.2020
1
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。
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。
24.07.2020
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。
24.07.2020
24.07.2020
4
JEM-2010透射电镜
加速电压200KV LaB6灯丝 点分辨率 1.94Å
24.07.2020
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
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
9来自百度文库
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
24.07.2020
图2-3 照明部分示意图
10
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。
24.07.2020
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。
β=±25度
6
图2－1
24.07.2020
1 2 3
4 4 5 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 16
17
18 19
20
7
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
24.07.2020
照相底板
观察屏
8
照相底板
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。
（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。
24.07.2020
12
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。
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
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
24.07.2020
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
24.07.2020
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
加速电压200KV LaB6灯丝 点分辨率 1.94Å
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
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