场发射透射电子显微镜
透射电子显微镜介绍
对于材料研究用的TEM试样大致有三种类型： 经悬浮分散的超细粉末颗粒。 用一定方法减薄的材料薄膜。 用复型方法将材料表面或断口形貌复制下来的复型膜。
对支持膜的要求：
➢ 要有相当好的机械强度，耐高能电子轰击； ➢ 应在高倍下不显示自身组织，本身颗粒度要小，以提高样品分辨率； ➢ 有较好的化学稳定性、导电性和导热性。
二、透射电子显微成像
使用透射电镜观察材料的组织、结构，需具备以下两个前提： 一是制备适合TEM观察的试样，厚度100-200nm，甚至更薄； 二是建立电子图像衬度理论 像衬度是指电子像图上不同区域间光强度的差别。 透射电镜的像衬度来源于样品对入射电子束的散射。可分为：
衍射衬度：晶体薄膜试样显微图像 质厚衬度 ：非晶态试样图像
形貌+结构 空心结构
四、透射电镜得到的信息
晶格条纹+电子衍射
（1）量取两个晶面晶面之间的距离 （2）与标准卡片去比对，选择合适的面
四、透射电镜得到的信息
线扫 Line Scan 面扫 Mapping
EDS元素分析
四、透射电镜得到的信息
总
一般成像 模式
明场像 （BF） 暗场像 （DF）
微观形貌，厚度差异，尺寸大小 取向，分布，结构缺陷
在明场像情况下，原子序数较高或样品较厚的 区域在荧光屏上显示较暗的区域。在暗场像情 况下，与明场像相反。
质量厚度衬度：对于无定形或非晶体试样，电子图像的衬度是由于试样各 部分的密度ρ和厚度t不同形成的，简称质厚衬度。
成像的影响因素
➢ 电子数目越多，散射越厉害，透射电子就越少，从而图像就越暗 ➢ 样品厚度、原子序数、密度对衬度也有影响，一般有下列关系：
透射电镜的工作原理
透射电镜的工作原理透射电镜（Transmission Electron Microscope，简称TEM）是一种利用电子束来观察样品的微观结构的高分辨率显微镜。
与光学显微镜不同，透射电镜使用的是电子而不是可见光来照射样品，因此能够获得比光学显微镜更高的分辨率。
透射电镜的工作原理涉及到电子的产生、聚焦、透射、成像和检测等多个方面，下面将详细介绍透射电镜的工作原理。
1. 电子的产生。
透射电镜使用的是电子束来照射样品，因此首先需要产生电子。
电子产生的常用方法是热发射和场发射。
热发射是利用热能使金属表面的电子逃逸而产生电子，而场发射则是利用电场使电子从金属表面逃逸。
在透射电镜中，通常使用的是热发射电子源，即利用钨丝或钨钢合金丝受热后发射电子。
2. 电子的聚焦。
产生的电子束需要经过一系列的聚焦系统，使其成为一个细小的束流，以便能够准确地照射到样品上。
透射电镜的聚焦系统通常包括电子透镜和磁透镜。
电子透镜利用电场来聚焦电子束，而磁透镜则利用磁场来聚焦电子束。
通过合理设计和调节，可以使电子束聚焦到非常小的尺寸，从而获得高分辨率的成像能力。
3. 电子的透射。
经过聚焦系统聚焦后的电子束将照射到样品上，这时的电子束被称为透射电子束。
透射电子束穿过样品时，会与样品中的原子和分子发生相互作用，产生散射和吸收。
透射电镜通过检测透射电子束的变化来获取样品的结构信息。
4. 成像。
透射电镜的成像原理是利用透射电子束与样品相互作用后产生的信号来获取样品的结构信息。
透射电镜通常采用透射电子显微镜来观察样品。
透射电子显微镜通过探测透射电子束的强度和位置来获得样品的结构信息，然后将这些信息转换成图像显示出来。
5. 检测。
透射电镜的检测系统通常包括电子探测器和图像处理系统。
电子探测器用于探测透射电子束的强度和位置，然后将这些信息传输给图像处理系统。
图像处理系统将探测到的信息转换成图像，并进行增强和处理，最终显示在显示屏上供用户观察。
总结来说，透射电镜的工作原理涉及到电子的产生、聚焦、透射、成像和检测等多个方面。
场发射电子显微镜技术指标
场发射电子显微镜技术指标1．产品配置要求1.1 场发射扫描电镜主机1套1.2 X射线能谱仪(电制冷) 1套1.3标准附件及工具1套1.4离子溅射仪 1套1.5导电胶带 2卷1.6 场发射灯丝 1根1.7电脑 2台1.8彩色激光打印机 1台2．技术规格2.1 组成：该设备由主机(包括真空系统、电子光学系统、检测器)，自动变压器，冷却循环水系统，X射线能谱仪(SDD)，计算机，标准工具及附件组成。
*2.2 分辨率：1.0nm (15kV，WD=4mm);2.0nm (1kV，WD=1.5mm)常规模式1.4nm(1KV，WD=1.5mm)电子减速功能2.3 加速电压：0.5 ~ 30kV，0.1kV/步2.4 放大倍率：×20 ~ ×800,000*2.5 物镜光栏：加热自清洁式、四孔、可移动物镜光栏2.6 样品室：2.6.1移动范围：X：0~50mm；Y：0~50mm；Z：1.5~30mm；T：-5~70°；R：360°2.6.2最大样品尺寸：100mm*2.7 全自动五轴马达台样品台2.8 电子光学系统具有多种工作模式，可实现高分辨、大束流、大工作距离及磁性样品观测2.9探测器: 具有高位和低位二次电子探头高位探头可选择接受二次电子像或背散射像，并混合*2.10 扫描模式：TV扫描(扫描速度不低于25帧/秒)，慢扫描，用于观察和记录2.11 操作/显示：PC/AT兼容，WindowsXP操作系统2.12 图像储存：640×480，1280×960，2560×1920，5120×3480像素图像文件格式：BMP，JPEG，TIFF2.13数据记录：胶卷号，加速电压，微米标尺，放大倍率，日期，时间，工作距离*2.14电子图像移动：±12μm (WD=8mm)2.15真空系统：2.15.1全自动真空系统2.15.2真空度：10-7Pa (电子枪)；10-4Pa (样品室)*2.15.3真空泵：分子泵×1台；机械泵1台；离子泵×3台2.15.4保护：断电、漏电、真空保护2.16 X射线能谱仪2.16.1探测器制冷方式：电制冷型。
透射电子显微镜的原理
透射电子显微镜的原理透射电子显微镜（Transmission Electron Microscope，简称TEM）是一种利用电子束来观察和研究物质的光学仪器。
与光学显微镜相比，透射电子显微镜具有更高的分辨率，能够观察到更小尺寸的物体和更细微的结构。
1.电子源：透射电子显微镜使用热阴极或冷场发射阴极作为电子源。
热阴极通过电子加热产生热电子，冷阴极则利用材料的特殊电子发射特性产生电子束。
2.透镜系统：透射电子显微镜使用一系列电磁透镜来控制和聚焦电子束。
其中包括准直透镜、对焦透镜、物镜透镜和投影透镜。
这些透镜通过调节电流和电压来控制电子束的聚焦和成像。
3.样品台：样品台是支撑和处理样品的平台。
它通常具有位置调节和倾斜功能，以使得样品的成像角度和位置能够被调整。
4.探测器：透射电子显微镜使用不同的探测器来测量透射电子的强度和散射电子的角度。
最常用的探测器是透射电子探测器和散射电子探测器。
5.图像显示系统：透射电子显微镜的图像显示系统通常由CCD摄像机和显示器组成。
CCD摄像机将透射电子的信号转化为电信号，并通过计算机处理后在显示器上显示。
透射电子显微镜的分辨率取决于电子波长。
与可见光相比，电子具有更短的波长，能够给出更高的分辨率。
透射电子的波长约为0.004纳米到0.1纳米，比可见光的波长小3个数量级。
因此，透射电子显微镜能够观察到比光学显微镜更小的物体和更细微的结构。
透射电子显微镜的应用广泛，包括材料科学、生物学、纳米技术等领域。
在材料科学中，透射电子显微镜可以用来观察和研究材料的晶体结构、晶格缺陷以及元素分布等。
在生物学中，透射电子显微镜可以用来观察和研究生物分子的结构和细胞的超微结构。
在纳米技术中，透射电子显微镜可以用来观察和研究纳米材料和纳米器件的性质和性能。
总而言之，透射电子显微镜通过利用电子束来观察和研究物质的原理，具有较高的分辨率和广泛的应用领域。
它在科学研究和工业生产中发挥着重要的作用，为我们提供了深入认识和理解微观世界的工具。
物理实验中透射电子显微镜的使用指南
物理实验中透射电子显微镜的使用指南透射电子显微镜（Transmission Electron Microscopy，简称TEM）是现代物理实验中一种非常重要的工具，它能够提供高分辨率的观测和分析样品的微观结构和成分。
本文将为您介绍透射电子显微镜的使用指南。
一、透射电子显微镜的原理与构造透射电子显微镜利用电子束通过样品并形成细致的图像，它的原理是基于电子的波粒二象性以及电子与样品相互作用的特性。
透射电子显微镜通常由电子源、透镜系统、样品台和显像系统等组成。
电子源是透射电子显微镜的核心部件，常用的电子源包括热阴极和场发射阴极。
透镜系统负责控制和聚焦电子束，它由透镜、磁透镜和计数器等组成。
样品台用于固定和转动样品，使得电子束可以满足不同角度的入射条件。
显像系统则负责收集电子束通过样品后的信息，并将其转化成可见图像。
二、透射电子显微镜的样品制备透射电子显微镜对样品制备要求极高，首先需要将样品制备成薄片，以保证电子束能够穿透样品并形成可观测的图像。
常用的样品制备方法有机械切割、电子束刻蚀和离子薄化等。
在样品制备过程中，还需要注意避免样品表面的污染和氧化。
在制备过程中，可以采用真空环境、惰性气体保护或氮气氛等方法来防止样品受到污染。
同时，也要注意避免样品上的含水气泡，可以通过超声震荡或去离子水清洗等方法去除。
三、透射电子显微镜的操作指南在使用透射电子显微镜时，需要注意以下几点：1. 系统预热：在使用透射电子显微镜之前，需要进行系统预热以达到稳定的工作状态。
预热时间通常为数小时，具体时间取决于仪器和操作要求。
2. 加热和冷却样品：透射电子显微镜可以在不同温度下观察样品。
在进行加热或冷却样品之前，需要确保样品和样品台可以承受相应的温度，并根据需要选择正确的加热或冷却装置。
3. 对溶液样品的观察：如果需要观察溶液样品，可以将样品制备在薄碳膜或其他透明基底上，并在观察前进行干燥。
同时，还应注意避免样品在高真空下蒸发或结晶。
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
tem的工作原理
tem的工作原理
TEM（Transmission Electron Microscope，透射电子显微镜）
的工作原理是利用电子束的穿透性和波粒二象性，对物质的内部结构进行观察和分析。
TEM的工作原理可以概括为以下几个步骤：
1. 电子源发射电子束：TEM中通常采用热阴极或场发射阴极
作为电子源，通过加热或加电的方式产生电子束。
电子束在电子枪中发射出来，并进入加速管道。
2. 加速电子束：电子束进入加速管道后，受到静电场的加速作用，速度逐渐增加。
通常在加速管道中使用电压差使电子束加速。
3. 束缚电子进产生物质的相互作用：加速的电子束进入样品室，在进入样品之前，通过减速器减少电子束的能量，以避免对样品的损伤。
4. 物质的相互作用：电子束与样品中的物质相互作用时，发生散射、透射、吸收等过程。
散射会导致电子的偏转，通过探测器可以得到样品的散射图像信息。
5. 透射电子成像：经过样品的透射电子束会被透射电子透镜系统聚焦，进入投影平面，形成透射电子显微图像。
透射电子显微图像通过透射电子显微镜的成像系统将样品的微观结构放大到人眼可见的范围。
6. 分析和显示：透射电子显微图像通过相应的探测器进行采集和处理，利用计算机技术进行图像增强和重建，最终以图像的形式显示出来。
TEM的工作原理基于电子束的特性，能够实现对样品高分辨率的显微观测。
它在物理学、材料科学、生物学等领域有着广泛的应用，可以揭示物质的微观结构和性质，为科学研究提供了重要的工具和方法。
场发射扫描电子显微镜使用方法说明书
场发射扫描电子显微镜使用方法说明书一、引言场发射扫描电子显微镜（以下简称场发显微镜）是一种高分辨率的显微镜，利用电子束与样品相互作用产生的信号来获取样品表面的形貌和结构信息。
本说明书将详细介绍场发显微镜的使用方法，帮助用户正确操作和利用该仪器。
二、仪器准备在使用场发显微镜之前，需进行以下准备工作：1. 保证实验室环境在恒定的温度和湿度下，避免影响仪器性能。
2. 检查仪器电源和相关线缆的连接是否牢固，并确保电源供应稳定。
3. 准备待观察的样品，并确保样品表面干净、光滑。
三、开机及基本操作1. 打开仪器电源，待仪器完成自检后，进入操作界面。
2. 鼠标操作：使用鼠标控制光标移动至所需功能区域，并点击打开相应功能菜单。
3. 设置扫描参数：选择扫描模式、像素大小等参数，以适应不同样品的观察需求。
4. 样品安装：将待观察的样品安装到样品台上，并使用调节螺丝微调样品的位置，保证与电子束的最佳对准。
5. 自动对焦：使用自动对焦功能，校准焦距，确保样品图像清晰可见。
四、图像观察与分析1. 扫描图像获取：点击“扫描”按钮，开始获取样品表面的扫描图像。
图像会逐行扫描，根据设定参数生成图片。
2. 放大与缩小：使用鼠标左键点击图像区域，可进行图像的放大和缩小操作。
右键点击可还原图像原始大小。
3. 焦点平移：使用光标控制器或滚轮移动焦点位置，观察样品各个区域的细节。
4. 图像调节：根据需要调整图像的亮度、对比度等参数，以获得更清晰的图像。
5. 图像保存：观测到满意的图像后，点击“保存”按钮，将图像保存到指定路径，便于后续分析与报告撰写。
五、仪器维护与操作注意事项1. 仪器维护：固定时间段内对仪器进行清洁和维护，清除积尘，以保证仪器正常运行。
2. 样品处理：在安装样品之前，确保样品表面干净，避免影响观察效果。
避免使用尖锐物体接触样品，防止刮伤样品表面。
3. 仪器操作：在操作中避免突然断电，以免损坏仪器设备。
操作完毕后，及时关闭仪器电源。
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场发射透射电子显微镜
主要研 究方向 在研 或曾 承担 重大 项目 奖项 专利 人才 培养 相 关 科 研 信 息 学 术 论 文
“先进材料性能与结构演化间关系的现代表征方法及科学问题的研究”
— 培养了95名能独立上机操作的教师和学生；每年度《电子显微学》课程实验，约60人，9课时。 三年内利用该仪器作为主要科研手段发表学术论文（三大检索） 150 序号 作者（前三名） 论文题目 篇，其中代表论文： 期刊名 年 卷（期） 起止页码
物理大楼北127
基 本 信 息
技术指 标及功 能简介
电子枪：场发射FEG，加速电压：80-200kV；点分 辨率：0.24nm；线分辨率：0.102nm；信息分辨率： 0.14nm；放大倍数：25×-1050k×；样品倾角范围： <40 °；高灵敏度大尺寸 CCD ： 2048 × 2048 像素， 16Bit。该透射电镜配有自动可伸缩能谱，能量分辨 率130eV，能谱分析元素范围5B-92U。 可对各种材料进行各种常规电子显微结构表征，包 括：形貌分析、衍射图分析、衍衬分析、元素成份 分析等，广泛应用于物理学、化学、材料学、地质 学等领域的科学研究。高灵敏度大尺寸CCD大幅度 提高了高分辨像的图像质量；可调低加速电压可用 于对比较容易产生电子辐照损伤的样品进行电子显 微结构表征。 各种材料的透射电子显微学表征。
场发射透射电子显微镜
院系：电子显微镜实验室（校级公共平台）
仪器 编号 制造商 国别 经费 来源 责任 教授
201202794 美国 985工程 张敬民
所属 实验室 制造 厂商 单价 存放 地点
电子显微镜实验室 （校级公共平台） FEI 公司 362.52万元 型号 TECNAI F20 购置 日期 2009年08月
33 （5）
2905-2913
2
Zhu R， Zhao Q， Xu J
In situ growth and density-functional-theory study of polarityCrystengcomm 2012 dependent homo-epitaxial ZnO microwires.
14 （2）
355-358
3
Li Q， Zhao Q， Lu B
Size evolution and surface characterization of solid-state nanopores in different aqueous solution.
Nanoscale
2012
4 （5）
1572-1576
1பைடு நூலகம்
Deng, Yi， Sun, Yuhua， Chen, Xiaofang
Materials Biomimetic synthesis and biocompatibility evaluation of Science and 2013 carbonated apatites template-mediated by heparin. Engineering: C
662
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俞大鹏，张国义，秦国刚，刘忠范，施祖进，潘教青，马丁，寇元，周其凤，赵进才，王远，张锦，郭雪峰 是 张敬民 服务 对象 电子 邮件 面向社会开放 zhang_jmin@ 收费 标准 联系 电话 62755266-120 600元/小时 开放 时间 工作日