第五章 5.3电镜图象解释1
② 衍射衬度
衍射衬度主要是由于晶体试样满足布拉格反射条件
程度差异以及结构振幅不同而形成电子图象反差。它 仅属于晶体结构物质，对于非晶体试样是不存在的。
5.3.2 质厚衬度原理 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
（吸收主要取决于厚度，也可归于厚度） 。衬度主要取 决于散射电子，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, 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。 弹性散射是透射电子成像的基础,而非弹性散射主要引起 背底增强,图象反差下降。
对于复型试样
σ02 =σ01 A1=A2 ρ1=ρ2
则有 Gρt = N(δ0ρ(t2-t1) /A) = N (δ0ρ△t /A ) (4-2)
即复型试样的质厚衬度主要取决于厚度, 一般地，衬度差由式(4-1)决定,即由质量与厚度差共 同决定,故(4-1)称为质量衬度表达式。
5.3.3 衍射衬度形成机理（明场像与暗场像）
衬度的反差，实际上就是衍射强度的反映。因此，计 算衬度实质就是计算衍射强度。它是非常复杂的。为 了简化，需做必要的假定。由于这些假设，运动学所 得的结果在应用上受到一定的限制。但由于假设比较 接近于实际，所建立的运动学理论基本上能够说明衍 衬像所反映的晶体内部结构实质，有很大的实用价值。 基本假设包括下列四点：
20 Å左右的截向，则形成很多很多柱体。计算每个柱
体下表面的衍射强度，汇合一起就组成一幅由各柱体
衍射强度组成的衍衬象，这样处理问题的方法，称为 柱体近似。
二、完整晶体衍射运动学解释 在以上假设的基础上，如果我们能够求出每个小柱体下表 面的电子波振幅，则整个像的衬度应该就能表示出来。由
于衍射衬度主要用来解释大于1nm的显微组织结构，而我
晶格象，或者一个个原子的晶体结构象。仅适于很薄 的晶体试样(≈100Å)。 2. 振幅衬度 振幅衬度是由于入射电子通过试样时，与试样内原
子发生相互作用而发生振幅的变化，引起反差。振幅
衬度主要有质厚衬度和衍射衬度两种：
①
质厚衬度
由于试样的质量和厚度不同，各部分对入射电子发 生相互作用，产生的吸收与散射程度不同，而使得透 射电子束的强度分布不同，形成反差，称为质-厚衬度。
假设相邻两入射束之间没有相互作用，每一入射束范
围可以看作在一个圆柱体内，只考虑沿柱体轴向上的 衍射强度的变化，认为dx、dy方向的位移对布拉格反 射不起作用，即对衍射无贡献。这样变三维情况为一 维情况，这在晶体很薄，且布拉格反射角2θ很小的情
况下也是符合实际的。根据布拉格反射定律，这个柱
体截向直径近似为：D≈t • 2θ，t为试样厚度。 设 t=1000Å，θ ≈10-2弧度，则D=20 Å，也就是说，柱 体内的电子束对范围超过20 Å以外的电子不产生影响。 若把整个晶体表面分成很多直径为
1.采用双束近似处理方法，即所谓的“双光束条件” ① 除透射束外，只有一束较强的衍射束参与成象， 忽略其它衍射束，故称双光成象。 ② 这一强衍射束相对于入射束而言仍然是很弱的。 这在入射电子束波长较短以及晶体试样较薄的情况下 是合适的。因为波长短，球面半径1/λ大，垂直于入 射束方向的反射球面可看作平面。加上薄晶的“倒易 杆”效应，因此，试样虽然处于任意方位，仍然可以 在不严格满足布拉格反射条件下与反射球相交而形成 衍射斑点。
由于透射束与衍射束之间不可避免地存在动力学交互
作用，透射振幅及透射束强度并不是不变的。衍射束和
透射束的强度是互相影响的，当衍射束的强度达到最大 时，透射束的强度最小。而且动力学理论认为，当电子 束达到晶体的某个深度位置时，衍射束的强度会达到最 大，此时它透射束的强度为0，衍射束的强度为1. 所谓消光距离，是指衍射束的强度从0逐渐增加到最大， 接着又变为0时在晶体中经过的距离。
Max Knoll(1897-1969) Ernst Ruska(1906-1988)
电子显微镜的分辨率可以达到纳米级(10-9nm)。可 以用来观察很多在可见光下看不见的物体,例如病毒。
1952年，英国工程师Charles Oatley制造出了第一台扫描电子 显微镜(SEM)。
Charles Oatley
衬度
电子束透过试样所得到的透射电子束的强度及方向
均发生了变化，由于试样各部位的组织结构不同，
因而透射到荧光屏上的各点强度是不均匀的，这种
强度的不均匀分布现象就称为衬度，所获得的电子
象称为透射电子衬度象。
其形成的机制有两种：
1.相位衬度 如果透射束与衍射束可以重新组合，从而保持它们
的振幅和位相，则可直接得到产生衍射的那些晶面的
挡住，因此，在荧光屏上就成为暗区，而OA晶粒则
为亮区，从而形成明暗反差。由于这种衬度是由于 存在布拉格衍射造成的，因此，称为衍射衬度。
明场像与暗场像
明场像——上述采用物镜光栏将衍射束挡掉，只让透 射束通过而得到图象衬度的方法称为明场成像，所得 的图象称为明场像。 暗场像——用物镜光栏挡住透射束及其余衍射束，而 只让一束强衍射束通过光栏参与成像的方法，称为暗 场成像，所得图象为暗场像。
对于透射电镜试样,由于样品较厚，则质厚衬度可近似 表示为: Gρt = N(δ02ρ2t2 /A2 - δ01ρ1t1 /A1 ) (4-1)
其中 δ.δ01 --- 原子的有效散射截面
A2.A1 --- 试样原子量 ρ2.ρ1 --- 样品密度 t2,t1 --- 试样厚度 N --- 阿佛加德罗常数
并指向下，所以一般取正值（为了积分方便，一般取
向下为正）；对于r来讲，由于它是由P点指向小薄层 的位矢，方向向上，所以一般取负值，又因为r与厚 度方向基本平行，可以将其写成-z；这时的散射波函 数公式可写为：
对整个小晶柱积分，最柱体下表面处总的散射波函数为：
积分后得到：
理想晶体中，电子波与小晶柱相互作用后，对下表面总
距发生变化，导致布拉格条件的改变从而形成衬度，还包括
第二相由于结构因子的变化而显示衬度； 4.等厚条纹，完整晶体中随厚度的变化而显示出来的衬度；
5.等倾条纹，在完整晶体中，由于弯曲程度不同（偏离矢量
不同）而引起的衬度.
衍射衬度成像的特点
1.衍衬成像是单束、无干涉成像，得到的并不是样品的真 实像，但是，衍射衬度像上衬度分布反映了样品出射面各点 处成像束的强度分布，它是入射电子波与样品的物质波交互 作用后的结果，携带了晶体散射体内部的结构信息，特别是 缺陷引起的衬度； 2.衍衬成像对晶体的不完整性非常敏感；
③由于强衍射束比入射束弱得多，因此认为这一
衍射束不是完全处于准确的布拉格反射位置，而存在 一个偏离矢量S，S表示倒易点偏离反射球的程度，或 反映偏离布拉格角2θ的程度。 2. 入射束与衍射束不存在相互作用，二者之间无能量
交换。
3. 假设电子束在晶体试样内多次反射与吸收可以忽略 不计。
4.柱体近似。
了成像，则图像上的衬度在理论上来讲就与该衍射斑有非 常密切的关系，所以我们经常将该衍射斑称为操作反射， 记为ghkl.
明场像的衬度 假设样品中B部分完全不满足衍射条件，而样品A只 有(hkl)面满足衍射条件（双光束条件）。则在明场下，
B部分的像的单位强度为：IB=I0,
而A部分的像的单位强度则为: IA＝I0-Ihkl. 以B晶粒的亮度为背景强度，则A晶粒的衬度可以表示为：
的散射强度可以表示为：
公式表明,Ig是厚度t与偏离矢量S的周期性函数。
1.等厚消光条纹,衍射强度随样品厚度的变化.
由上式可知，在理想晶体中，当偏离矢量为常数时，电
子衍射衬度的强度随厚度t而变化，这就是等厚条件产生
的理论依据。
将Ig 随晶体厚度t的变化画成如图所示。
显然，当S =常数时，随着样品厚度t的 变化衍射强度将发生周期性的振荡。 振荡的深度周期：tg = 1/s 这就是说，当 t=n/s (n为整数）时，I
电子显微镜下的蚊子
金相显微镜及扫描电镜均只能观察物质表面的
微观形貌，它无法获得物质内部的信息。而透射电
镜由于入射电子透射试样后，将与试样内部原子发 生相互作用，从而改变其能量及运动方向。显然，
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。
体内部的缺陷，必须建立一套理论，这就是衍衬运动 学理论和动力学理论。
明场像和暗场像的衬度问题 双光束条件 假设电子束穿过样品后，除了透射束以外，只存在一
束较强的衍射束精确地符合布拉格条件，而其它的衍
射束都大大偏离布拉格条件。作为结果，衍射花样中 除了透射斑以外，只有一个衍射斑的强度较大，其它
的衍射斑强度基本上可以忽略，这种情况就是所谓的
ζg = πVccosθ/λF g
由电子衍射的几何关系有：Kg-K0=g+s,对于完整 晶体而言，每个薄层的厚度可以取成一个单胞的 厚度，而位置矢r 的位置可以取在单胞的平移矢 处，这时有g.r=整数，这时式
等于：
为了积分出整个晶柱对下表面的散射贡献，先将s 和r写成标量的形式，由图可知，s总是平行小晶柱，
前面已经讲过,衍射衬度是来源于晶体试样各部分满足布拉格反射 条件不同和结构振幅的差异（如图）。
设入射电子束恰好与试样B晶粒的(h1k1l1)平面
交成精确的布拉格角θ，形成强烈衍射，而A晶粒则
偏离Bragg反射，结果在物镜的背焦面上出现强的衍 射斑h1k1l1。若用物镜光栏将该强斑束h1k1l1挡住，不 让其通过，只让透射束通过，这样，由于通过OB晶 粒的入射电子受到(h1k1l1)晶面反射并受到物镜光栏
们选取的小晶柱的尺度大约是纳米级，因此我们在求下表
面的电子波振幅时可以将整个下表面当成一个点来处理。
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电镜-图象分析
7．要综合分析各方面的超微病变象，避免孤 立看待某一两种超微结构。
8．重视样品制备技术的精益求精。 9．可采用“普遍取样在先、分别选择在后”
的方法。即在大多数或全部尸活检标本术中 取材固定，待冰冻或石蜡切片观察后再作取 舍。
（二）肿瘤细胞电镜结构的一般特 征
1．多形性 不规则、数量增多、呈现核仁边集，一般认为核仁/
合成核蛋白体和核糖 核酸的场所。
核仁一般形态 图1 G颗粒部 F
纤维部 C无定性 部 ↑核基质伸入 核仁 图2 G颗粒部 F 纤维部 C无定性 部
核仁边集 代谢旺盛的细胞，核仁多，较大，靠近核膜分布 新生细胞、胚胎细胞、恶性肿瘤细胞。
细胞受刺激或代谢活跃 的表现
肿瘤、病毒、药物作用、 激素刺激等。也见正常 组织。
L 血管腔， 内皮细胞 质膜三层结构清晰
示小肠上皮细胞 间的细胞连接
图1、2 T紧密 连接 I中间连 接 D桥粒
G缝管连
接 F相嵌连接M微绒毛源自示桥粒、半桥粒、 自身桥粒
图1桥粒
P附
着板 F微丝 D
中间丝
图2半桥粒（↑） B基膜 E细胞质 D真皮（结缔组织）
图3 人胚羊膜细 胞内的自身桥粒
核比值超过0.25是恶性的一个标准。 2．去分化（低分化性） 3．S期细胞特征 4．分化混乱（双向性或多相性分化） 5．代谢不稳定 6．侵润 7、 其它
致谢
示多聚核蛋白体及单核 蛋白体
图1 ↑多聚核蛋白体
图2 众多单核蛋白体 （↑）
图3 ↑单核蛋白体 C 染色体
内 质 网 池 中 Russell´s body （ 取 自 ： 浆 细 胞 ）
图2 红白血病骨髓巨 噬细胞巨线粒体
管状嵴的线粒体
图1 嵴呈管状的线 粒体
8．重视样品制备技术的精益求精。 9．可采用“普遍取样在先、分别选择在后”
的方法。即在大多数或全部尸活检标本术中 取材固定，待冰冻或石蜡切片观察后再作取 舍。
（二）肿瘤细胞电镜结构的一般特 征
1．多形性 不规则、数量增多、呈现核仁边集，一般认为核仁/
合成核蛋白体和核糖 核酸的场所。
核仁一般形态 图1 G颗粒部 F
纤维部 C无定性 部 ↑核基质伸入 核仁 图2 G颗粒部 F 纤维部 C无定性 部
核仁边集 代谢旺盛的细胞，核仁多，较大，靠近核膜分布 新生细胞、胚胎细胞、恶性肿瘤细胞。
细胞受刺激或代谢活跃 的表现
肿瘤、病毒、药物作用、 激素刺激等。也见正常 组织。
L 血管腔， 内皮细胞 质膜三层结构清晰
示小肠上皮细胞 间的细胞连接
图1、2 T紧密 连接 I中间连 接 D桥粒
G缝管连
接 F相嵌连接M微绒毛源自示桥粒、半桥粒、 自身桥粒
图1桥粒
P附
着板 F微丝 D
中间丝
图2半桥粒（↑） B基膜 E细胞质 D真皮（结缔组织）
图3 人胚羊膜细 胞内的自身桥粒
核比值超过0.25是恶性的一个标准。 2．去分化（低分化性） 3．S期细胞特征 4．分化混乱（双向性或多相性分化） 5．代谢不稳定 6．侵润 7、 其它
致谢
示多聚核蛋白体及单核 蛋白体
图1 ↑多聚核蛋白体
图2 众多单核蛋白体 （↑）
图3 ↑单核蛋白体 C 染色体
内 质 网 池 中 Russell´s body （ 取 自 ： 浆 细 胞 ）
图2 红白血病骨髓巨 噬细胞巨线粒体
管状嵴的线粒体
图1 嵴呈管状的线 粒体
《透射电镜图象解释》课件
实验条件设置
根据样品特性和研究目的，合理设置加速电压、工作距 离、曝光时间等参数，以确保获得高质量的电镜图象。
正确解读图象并避免误解
熟悉电镜图象特点
了解不同实验条件下的电镜图象特点， 如分辨率、衬度等，有助于正确解读图 象。
VS
避免误解
注意区分真实结构和伪影，避免将伪影误 认为是真实结构，同时也要注意排除其他 干扰因素。
CHAPTER
03
透射电镜图象解释基础
晶体结构和空间群
晶体结构
晶体是由原子或分子在三维空间周期性排列形成的固体。晶 体结构决定了物质的物理和化学性质。
空间群
空间群是描述晶体内部原子或分子排列方式的对称性。不同 的空间群具有不同的对称元素，如镜面、旋转轴和反演中心 等。
原子和分子的电子密度分布
电子密度分布
提高透射电镜图象解释的准确性和可靠性
综合多种信息
结合其他相关实验数据和文献资料，对电镜 图象进行综合分析和解释，以提高准确性和 可靠性。
建立标准化操作流程
制定详细的操作流程和规范，确保实验过程 的一致性和可重复性，从而获得更加可靠的 结果。
电子枪产生电子束，经过聚光镜和物镜的聚焦后，穿过样品到
达投影镜，最后在荧光屏幕上形成图像。
透射电镜的分辨率和放大倍数取决于各透镜的焦距和放大倍数
03 。
透射电镜的优缺点
优点
高分辨率、高放大倍数、能够观察活 细胞和细胞内部的超微结构。
缺点
样品制备复杂、价格昂贵、操作和维 护成本高。
CHAPTER
02
材料晶体结构的透射电镜图象解释，主要是利用电镜技术 观察材料的晶体结构和相变过程。通过分析图象中晶格条 纹、晶面间距等特征，可以推断出材料的晶体结构和物理 性质，为材料科学研究和应用提供重要依据。
第五章1 扫描电子显微镜
第五章1 扫描电子显微镜第五章扫描电子显微镜和电子探针分析扫描电子显微镜(Scanning electron microscope--SEM) 是以类似电视摄影显像的方式，通过细聚焦电子束在样品表面扫描激发出的各种物理信号来调制成像的显微分析技术。
SEM在60’s商品化，应用范围很广；SEM成像原理与 TEM完全不同，不用电磁透镜放大成像；新式SEM的二次电子分辨率已达1nm以下，放大倍数可从数倍原位放大到30万倍；景深大，可用于显微断口分析，不用复制样品，方便；电子枪效率不断提高，使样品室增大，可安装更多的探测器，因此，与其它仪器结合，可同位进行多种分析，包括形貌、微区成分、晶体结构。
1965年第一台商用SEM问世2扫描电镜能完成：表(界)面形貌分析；配置各种附件，做表面成分分析及表层晶体学位向分析等。
35.1 扫描电子显微分析5.1.1 工作原理及构造1. 扫描电镜的基本原理SEM的工作原理是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。
4扫描电镜的成像原理，和透射电镜大不相同，它不用什么透镜来进行放大成像，而是象闭路电视系统那样，逐点逐行扫描成像。
5由三极电子枪发射出来的电子束，在加速电压作用下，经过2-3个电子透镜聚焦后，在样品表面按顺序逐行进行扫描，激发样品产生各种物理信号，如二次电子、背散射电子、吸收电子、X射线、俄歇电子等。
7这些物理信号的强度随样品表面特征而变。
它们分别被相应的收集器接受，经放大器按顺序、成比例地放大后，送到显像管。
供给电子光学系统使电子束偏向的扫描线圈的电源也是供给阴极射线显像管的扫描线圈的电源，此电源发出的锯齿波信号同时控制两束电子束作同步扫描。
因此，样品上电子束的位置与显像管荧光屏上电子束的位置是一一对应的。
10从以上的SEM原理我们可以知道，它与TEM的主要区别： 1) 在SEM中电子束并不像TEM中一样是静态的：在扫描线圈产生的电磁场的作用下，细聚焦电子束在样品表面扫描。
《电镜的成像过程》课件
扫描电子显微镜的工作原理
1 电子束扫描
扫描电子显微镜中的电子束沿着样品表面移动，以像素点为单位进行扫描。电子与样品 相互作用时，生成的信号被探测器接收并转换为图像。
2 次级电子检测
扫描电子显微镜可以检测到从样品表面发射的次级电子。这些电子与电子束的作用有关， 可以提供关于样品表面形貌和组成的信息。
局限性
电镜成像需要样品的制备和处理过程，且 成像过程需要一定的时间。此外，电子束 与样品相互作用可能导致样品毁坏。
透射电子显微镜的工作原理
1 电子束穿透
2 传输和探测
透射电子显微镜中的电子束被聚焦到非 常细小的尺寸，以穿透样品。穿透过程 中，电子与样品中的原子相互作用，产 生衍射、散射和吸收。
透射电子经过样品后，被一系列透镜聚 焦到探测器上。探测器可以检测到传输 电子的强度和能量，并生成图像。
Hale Waihona Puke 扫描电子显微镜成像步骤1
样品准备
样品需要经过固定、染色和切片等
样品装载
2
处理过程，以便于观察。
将样品稳定地装载到扫描电子显微
镜的样品架上。
3
电子束调整
根据样品和所需成像的细节，调整
电子束的聚焦、孔径和亮度等参数。
图像获取
4
启动扫描电子显微镜，开始扫描样 品并捕获图像。
透射电子显微镜成像步骤
1
样品制备
透射电子显微镜样品制备需要非常
《电镜的成像过程》PPT 课件
电镜是一种强大的工具，可以让我们看到微观世界的奇妙之处。本课件将介 绍电镜的成像过程、类型和原理，还会探索透射电子显微镜和扫描电子显微 镜的工作原理，以及它们的成像步骤和常见的应用与局限性。
成像过程简介
电镜图像解释
在荧光屏上大幅度扫动.等厚消光条纹则不随晶 体样品倾转面扫动,这是区分等厚条纹与等倾条 纹的简单方法(参看照片). 3. 消光距离
从(4-3),(4-4)中得到消光距离为
ζ g = πV ccosθ/λF g (4-6)
由于电子衍射θ很小, cosθ≈1,所以 ζ g = πV c/λF g 根据式(4-4) I D= π2sin2(πst)/ ζg (πs)2 强度公式可 知,暗场向的衍射强度是晶体厚度t和偏离参量s 的正弦周期函数.
• 对于透射电镜试样,由于样品较厚，则质厚衬度 可近似表示为:
Gρt = N(δ02ρ2t2 /A2 - δ01ρ1t1 /A1 ) (4-1) 其中 δ02.δ01 --- 原子的有效散射截面 A2. A1 --- 试样原子量 ρ2. ρ1 --- 样品密度
t2, t1 --- 试样厚度
N --- 阿佛加德罗常数
ID = Φg · g Φ 设 ID= F2 sin2(π s z t)/ sin2(π s z )
∵ S z 很小,上式可写成 ID= F2 sin2(π s z t)/ (π s z )
上两式里简化处理的运动学度公式.
若令入射电子波振幅Φ0=1,则根据费涅耳衍射 理论,得到衍射波振幅的微分形式: d Φg = iλ F g e-2 πis·z dz / V c cosθ (4-3) 令ζg = π V c cos θ/ λ F g , 并称为消光距离. 将该微分式积分并乘以共轭复数,得到衍射波 强度公式为:
将I g 随晶体厚度t的变化画成如右图所示。 显然，当S =常数时，随着样品厚度t的变化 衍射强度将发生周期性的振荡。 振荡的深度周期：t g = 1/s 这就是说，当t=n/s (n为整数）时， I g =0。
电镜结构PPT课件
电镜结构
31
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
5）提高透镜的分辨本领：增大数值孔径是困难的和有限的，唯有 寻找比可见光波长更短的光线才能解决这个问题。
1.2 电子的波长
比可见光波长更短的有：
1）紫外线 —— 会被物体强烈的吸收； 2）X 射线 —— 无法使其会聚 ； 3）电子波
根据德布罗意物质波的假设，即电子具有微粒性，也具有波 动性。电子波
电镜结构
ns in
d ——波长
——透镜周围的折射率
——透镜对物点张角的一半， 表示
称为数值孔径，用 N.A
电镜结构
3
3) 由于光的衍射，使得由物平面内的点O1 、 O2 在象平面形成一 B1 、 B2圆斑（Airy斑）。若O1 、 O2靠的太近，过分重叠，图象 就模糊不清。
L
D
强度
O1 d
O2
B2 Md
B1
观察屏观察象时，以及当照相底片不位于观察屏同一象平面时，
所拍照的象依然是清晰的。
电镜结构
28
L1
α
透镜
L2
Df
屏
图1-7 焦深示意图
电镜结构
29
2d最小 M
1.6 电镜的主要结构
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。
电镜图像的分析
颗粒形状
通过图像处理技术，可以对颗粒 的形状进行描述和分析，例如球 形度、圆度等参数，有助于了解 颗粒的结晶度和形成过程。
表面粗糙度分析
表面纹理
电镜图像可以观察材料表面的微观纹 理，包括沟壑、凸起等结构，这些结 构对材料的物理和化学性质有重要影 响。
粗糙度参数
通过测量表面纹理的尺寸和分布，可 以计算出表面粗糙度参数，如均方根 粗糙度、算术平均粗糙度等，用于评 估表面的平整度和光滑度。
THANKS FOR WATCHING
感谢您的观看
电镜图像的分辨率
分辨率定义
分辨率是指电镜图像中能够清晰分辨最小细节的能力，通常以长 度或线对数表示。
分辨率限制因素
分辨率受到多种因素的影响，包括电子束的波长、探测器类型和 尺寸、样品性质以及成像模式等。
分辨率比较
不同电镜技术之间存在分辨率差异，例如透射电镜（TEM）和 扫描电镜（SEM）在分辨率上有所不同。
电镜图像的分析
contents
目录
• 电镜图像简介 • 电镜图像的获取与处理 • 电镜图像的定性分析 • 电镜图像的定量分析 • 电镜图像的分辨率与质量评估 • 电镜图像分析的挑战与展望
01 电镜图像简介
电镜图像的定义
电子显微镜（简称电镜）是一种使用电子束代替可见光的显微镜，能够观察更微 小的结构。电镜图像是通过电镜观察得到的图像，具有高分辨率和高对比度。
图像的统计分析
像素强度分布
对电镜图像的像素强度进行统计分析，可以得到像素强度分布直方图，用于描 述图像的灰度级分布和对比度。
图像的纹理特征
通过对图像的纹理特征进行分析，可以提取出与材料性质相关的参数，例如颗 粒密度、孔隙率等，有助于对材料的结构和性质进行深入理解。
通过图像处理技术，可以对颗粒 的形状进行描述和分析，例如球 形度、圆度等参数，有助于了解 颗粒的结晶度和形成过程。
表面粗糙度分析
表面纹理
电镜图像可以观察材料表面的微观纹 理，包括沟壑、凸起等结构，这些结 构对材料的物理和化学性质有重要影 响。
粗糙度参数
通过测量表面纹理的尺寸和分布，可 以计算出表面粗糙度参数，如均方根 粗糙度、算术平均粗糙度等，用于评 估表面的平整度和光滑度。
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电镜图像的分辨率
分辨率定义
分辨率是指电镜图像中能够清晰分辨最小细节的能力，通常以长 度或线对数表示。
分辨率限制因素
分辨率受到多种因素的影响，包括电子束的波长、探测器类型和 尺寸、样品性质以及成像模式等。
分辨率比较
不同电镜技术之间存在分辨率差异，例如透射电镜（TEM）和 扫描电镜（SEM）在分辨率上有所不同。
电镜图像的分析
contents
目录
• 电镜图像简介 • 电镜图像的获取与处理 • 电镜图像的定性分析 • 电镜图像的定量分析 • 电镜图像的分辨率与质量评估 • 电镜图像分析的挑战与展望
01 电镜图像简介
电镜图像的定义
电子显微镜（简称电镜）是一种使用电子束代替可见光的显微镜，能够观察更微 小的结构。电镜图像是通过电镜观察得到的图像，具有高分辨率和高对比度。
图像的统计分析
像素强度分布
对电镜图像的像素强度进行统计分析，可以得到像素强度分布直方图，用于描 述图像的灰度级分布和对比度。
图像的纹理特征
通过对图像的纹理特征进行分析，可以提取出与材料性质相关的参数，例如颗 粒密度、孔隙率等，有助于对材料的结构和性质进行深入理解。
电镜的图像分析共50页
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71、既然我已经踏上这条道路，那么，任何东西都不应妨碍我沿着这条路走下去。——康德 72、家庭成为快乐的种子在外也不致成为障碍物但在旅行之际却是夜间的伴侣。——西塞罗 73、坚持意志伟大的事业需要始终不渝的精神。——伏尔泰 74、路漫漫其修道远，吾将上下而求索。——屈原 75、内外相应，言行相称。——韩非
电镜的图像分析
41、俯仰终宇宙，不乐复何如。 42、夏日长抱饥，寒夜无被眠。 43、不戚戚于贫贱，不汲汲于富贵。 44、欲言无予和，挥杯劝孤影。 45、盛年不重来，一日难再晨。的阅读
71、既然我已经踏上这条道路，那么，任何东西都不应妨碍我沿着这条路走下去。——康德 72、家庭成为快乐的种子在外也不致成为障碍物但在旅行之际却是夜间的伴侣。——西塞罗 73、坚持意志伟大的事业需要始终不渝的精神。——伏尔泰 74、路漫漫其修道远，吾将上下而求索。——屈原 75、内外相应，言行相称。——韩非
电镜的图像分析
41、俯仰终宇宙，不乐复何如。 42、夏日长抱饥，寒夜无被眠。 43、不戚戚于贫贱，不汲汲于富贵。 44、欲言无予和，挥杯劝孤影。 45、盛年不重来，一日难再晨。的阅读
第五章TEM显微图象解释-1剖析
回火马氏体复型像
19
非晶粒子的形貌像
a) TEM and SAED images of the amorphous MnOx–C nanoparticles; b) energy-dispersive X-ray spectroscopy (EDS) mapping image of distribution of elemental carbon and Mn in the amorphous MnOx–C nanoparticles.
C N0 (
02
A2
2t 2
01
A1
1t1 )
For most replica specimens (or amorphous material), they have the same 0, , A. Thus 0 0 C N0 (t 2 t1 ) N 0 t A A i.e., contrast is mainly dependent on the thickness difference t. The greater the t, the higher the contrast.
Assume incident beam with intensity I0 passes though zone 1 of the specimen with thickness t1 and total scattering cross section Q1. When the beam go out of zone 1, its intensity is I1. While the beam intensity is I2 when it goes out of zone 2 of the specimen with thickness t2 and total scattering cross section Q2. The contrast is
电子显微镜第五章电子显微术
产 额
倾斜角
背散射电子信号可以显示表面形貌，还可以 进行定性成分分析 。
3.各种信号的深度和区域大小
➢ 入射电子打到样品上，受原子散射，偏离原 来入射方向。随电子束进入样品的深度的不 断增加，入射电子的分布范围不断增大。入 射电子在试样表面下某个范围内运动，不断 散射，并激发各种信号，这些信号产生的空 间范围不同，它们的能量各不相同。
Quantity of Electrons
二次电子
非弹性背散射电子
弹性背散射电子
1
100
10,000
Energy of Electron (eV)
(Incident beam energy : 10,000eV)
• 从数量上看，弹性背散射电子远比非弹性背散射电子 所占的份额多。
背散射电子的产额与样品的原子序数和倾 斜角的关系
主要影响因素 电子束斑直径 入射电子束在样品中的扩展效应 成像所用信号的种类
背散射电子分辨率
2.放大倍数
扫描电镜的放大倍率M取决于显像管
荧光屏尺寸S2和入射束在试样表面扫
描距离S1之比，即
M
S 2
S
1
由于扫描电镜的荧光屏尺寸是固定不
变的，因此，放大倍率的变化是通过
改变电子束在试样表面的扫描幅度来
角光栅扫描：电子束经上偏转线圈后未经下 偏转线圈改变方向，直接由末级透镜折射到 入射点的位置。此方式用于电子通道花样分 析。
•样品室
样品室中主要部件是样品台。它能进行 三维空间的移动，还能倾斜和转动。
样品室中还要安置各种型号检测器。信 号的收集效率和相应检测器的安放位置 有很大关系。
样品台还可以带有多种附件，例如样品 在样品台上加热，冷却或拉伸，可进行 动态观察。
倾斜角
背散射电子信号可以显示表面形貌，还可以 进行定性成分分析 。
3.各种信号的深度和区域大小
➢ 入射电子打到样品上，受原子散射，偏离原 来入射方向。随电子束进入样品的深度的不 断增加，入射电子的分布范围不断增大。入 射电子在试样表面下某个范围内运动，不断 散射，并激发各种信号，这些信号产生的空 间范围不同，它们的能量各不相同。
Quantity of Electrons
二次电子
非弹性背散射电子
弹性背散射电子
1
100
10,000
Energy of Electron (eV)
(Incident beam energy : 10,000eV)
• 从数量上看，弹性背散射电子远比非弹性背散射电子 所占的份额多。
背散射电子的产额与样品的原子序数和倾 斜角的关系
主要影响因素 电子束斑直径 入射电子束在样品中的扩展效应 成像所用信号的种类
背散射电子分辨率
2.放大倍数
扫描电镜的放大倍率M取决于显像管
荧光屏尺寸S2和入射束在试样表面扫
描距离S1之比，即
M
S 2
S
1
由于扫描电镜的荧光屏尺寸是固定不
变的，因此，放大倍率的变化是通过
改变电子束在试样表面的扫描幅度来
角光栅扫描：电子束经上偏转线圈后未经下 偏转线圈改变方向，直接由末级透镜折射到 入射点的位置。此方式用于电子通道花样分 析。
•样品室
样品室中主要部件是样品台。它能进行 三维空间的移动，还能倾斜和转动。
样品室中还要安置各种型号检测器。信 号的收集效率和相应检测器的安放位置 有很大关系。
样品台还可以带有多种附件，例如样品 在样品台上加热，冷却或拉伸，可进行 动态观察。