高分辨电子显微实验报告
研究了煤基石墨的高分辨电子显微像
研究了煤基石墨的高分辨电子显微像,将煤基石墨按其石墨化程度分为四个阶段,同时对应四种石墨产物:(l)前石墨化阶段—芳层石墨;(2)初石墨化阶段一微柱石墨;(3)中石墨化阶段—柔皱石墨;(4)高石墨化阶段—平直石墨。
古代碳化稻谷的微结构特征研究
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碳是地壳中的主要成分之一,碳在自然界的存在形式有非晶态碳、石墨、金刚石等。
高分辨电子显微镜在研究碳化物质的微结构上起着十分重要的作用。
激光拉曼光谱可对碳化物质提供快速和无损显微分析,并且对碳化物质有序度的变化非常敏感,表现在利用D/O面积比、D/0宽度比等可计算面内的结晶大小u(Paste五s和wopenka,1991[l〕)。
郑辙(1991)【2」研究了煤基石墨的高分辨电子显微像,将煤基石墨按其石墨化程度分为四个阶段,同时对应四种石墨产物:(l)前石墨化阶段—芳层石墨;(2)初石墨化阶段一微柱石墨;(3)中石墨化阶段—柔皱石墨;(4)高石墨化阶段—平直石墨。
碳化物质可分为有机成因和无机成因两种。
有机成因又可分为植物成因和动物成因。
本文选取具有代表性植物成因的古代碳化稻谷进行了高分辨电子显微镜、X粉晶衍射和激光拉曼光谱分析研究,得出了碳化稻谷的微结构特征,对探讨碳化植物的形成和特征具有重要理论意义。
1样品特征及实验条件本文所测试的样品古代碳化稻谷采自内蒙古自治区围场县赛罕坝机械化林场。
主要由石英和无定型碳组成。
高分辨电子显微镜实验所用的试样是将样品用玛瑙研钵轻轻研磨,并制成80%(本文共计3页)。
电子显微分析读书报告
电子显微分析读书报告刘桂伶2010021665一、电子显微分析的基本原理1、基本概念（1）分辨率分辨率又称分辨本领，它表示仪器的分辨能力足以清楚分开的两点或两个质点圆心间最小距离的本领。
光学显微镜的分辨力可以根据阿贝公式来计算，即d =可见，提高分辨率，可从三个变量着手，分别是：折射率N、波长、以及孔径半角。
可是折射率以及孔径半角的提高空间有限，若要大大提高显微镜的分辨率，则要在波长方面狠下功夫。
由实验可证明，运动的电子具有波粒二象性。
它的波长比可见光小了10万倍的数量级，且可用电磁透镜使其聚焦，故电子被用作显微镜的光源。
这样的显微镜称为电子显微镜。
（2）电磁波长真空中相对集中并高速运动着的电子流称为电子束。
电子束具有粒子性和波动性，它能产生一定波长的电磁波，其所产生电磁波长由下列公式表示，即：λ= n m其中λ为电磁波长，V为加速电压。
由此可见，电子束的波长完全取决于加速电压，加速电压越高，则得到的电子波长越短，得到的分辨本领也就越高（3）电磁透镜由于轴对称弯曲磁场对电子束有聚焦作用，因而可以得到电子光学像。
我们称这种具有轴对称弯曲磁场装置构成的电子透镜为电磁透镜（electron magnetic lenses）。
由于电磁透镜磁场非均匀分布，物、像点在磁场之外，电子在磁场中既受到轴向分量的作用，又受到径向分量的作用，使平行于轴进入磁场的电子束可获得聚焦（如图所示）。
（4）电镜的像差和畸变电镜和光镜一样，由于光源或透镜的缺陷，可以发生各种像差或畸变。
①球差：电子束光源通过透镜受到偏转，通过样品，从物平面向下发射，形成物点孔径角。
从物点发出的射线，到达下一级透镜又被聚集。
如果透镜有缺陷或孔径角太大，则靠近光轴的射线和远离光轴的射线，受到电磁场的作用就会不同，这些射线在光轴上会聚的位置不同，结果远离光轴的射线就会在像面上形成一个最小模糊圈。
此时可有图象中央凸起感。
这是目前影响电镜分辨率的一个主要因素。
电子显微分析报告
材料电子显微分析技术与应用电子显微镜(简称电镜)经过五十多年的发展已成为现代科学技术中不可缺少的重要工具。
我国的电子显微学也有了长足的进展。
电子显微镜的创制者鲁斯卡(E.Ruska)教授因而获得了1986年诺贝尔奖的物理奖。
电子与物质相互作用会产生透射电子,弹性散射电子,能量损失电子,二次电子,背反射电子,吸收电子,X射线,俄歇电子,阴极发光和电动力等等。
电子显微镜就是利用这些信息来对试样进行形貌观察、成分分析和结构测定的。
电子显微镜有很多类型,主要有透射电子显微镜(简称透射电镜,TEM)和扫描电子显微镜(简称扫描电镜,SEM)两大类。
半个多世纪以来电子显微学的奋斗目标主要是力求观察更微小的物体结构、更细小的实体、甚至单个原子,并获得有关试样的更多的信息,如标征非晶和微晶,成分分布,晶粒形状和尺寸,晶体的相、晶体的取向、晶界和晶体缺陷等特征,以便对材料的显微结构进行综合分析及标征研究。
近来,电子显微镜(电子显微学),包括扫描隧道显微镜等,又有了长足的发展。
1.透射电子显微镜透射电子显微镜（英语：Transmission electron microscope，缩写TEM），简称透射电镜，是把经加速和聚集的电子束投射到非常薄的样品上，电子与样品中的原子碰撞而改变方向，从而产生立体角散射。
散射角的大小与样品的密度、厚度相关，因此可以形成明暗不同的影像。
通常，透射电子显微镜的分辨率为0.1～0.2nm，放大倍数为几万～百万倍，用于观察超微结构，即小于0.2微米、光学显微镜下无法看清的结构，又称“亚显微结构”。
常见的透射电镜如图1所示。
图1常见的透射电镜1.1透射电子显微镜的构造及原理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高分辨率、高放大倍率的电子光学仪器。
它由三个系统，即光学系统，真空系统和电子线路控制系统成。
1.1.1光学系统透射电镜的光学系统即镜筒是电镜的主体。
它从电子源起一直到观察记录系统为止，由数个电磁透镜部件组成，如上图电镜是由二个聚光镜，试样室，物镜，中间镜和二个投影镜以及观察室所组成，如图2所。
扫描电镜实验报告
扫描电镜实验报告扫描电镜（Scanning Electron Microscope，SEM）是一种应用广泛的高分辨率显微镜，能够对样品进行表面形貌和微观结构的观测和分析。
本实验旨在通过扫描电镜对不同样品的表面形貌和微观结构进行观察和分析，从而加深对扫描电镜原理和应用的理解。
首先，我们准备了几种不同的样品，包括金属材料、植物组织和昆虫外骨骼等。
在实验过程中，我们首先对样品进行了表面处理，包括金属样品的金属镀膜处理、植物组织的冷冻干燥处理以及昆虫外骨骼的金属喷镀处理，以保证样品在扫描电镜下的观察效果。
接下来，我们将样品放置在扫描电镜的样品台上，并调整好合适的观察条件。
在观察过程中，我们发现扫描电镜能够清晰地显示样品的表面形貌和微观结构，包括金属样品的晶粒结构、植物组织的细胞结构以及昆虫外骨骼的纹理结构等。
通过对这些结构的观察和分析，我们不仅可以直观地了解样品的表面特征，还可以深入地研究样品的微观结构和性质。
在实验中，我们还发现扫描电镜具有较高的分辨率和深度信息，能够对样品进行三维观察和分析。
通过调整扫描电镜的工作参数，我们成功地获得了不同角度和深度的样品图像，进一步揭示了样品的微观结构和表面形貌。
这为我们深入理解样品的微观特征提供了重要的信息和依据。
总的来说，通过本次实验，我们深入了解了扫描电镜的原理和应用，掌握了样品的表面形貌和微观结构的观察方法，提高了对样品性质和特征的认识。
扫描电镜作为一种重要的分析工具，将在材料科学、生物学、医学等领域发挥重要作用，为科学研究和工程应用提供有力支持。
通过本次实验，我们不仅提高了对扫描电镜的认识，还对不同样品的表面形貌和微观结构有了更深入的理解。
扫描电镜的高分辨率和深度信息为我们提供了更多的观察和分析角度，有助于我们更全面地认识样品的特性和性能。
希望通过今后的实践和研究，能够更好地利用扫描电镜这一强大的工具，为科学研究和工程应用做出更多的贡献。
材料分析高分辨电子显微学
（2）经物镜作用在后焦面处形成衍射谱 Q(u,v)=F[q(x,y)] （3）像平面上形成高分辨电子显微像 当物平面与像平面严格地为一对共轭面时，像面波Ψ(r) 真实地放大了物面波q(r)，而当物镜有像差时，像平面不严 格与物平面共轭，此时像面波不再真实地复现物面波。像面 波与物面波之间的这种偏差可用在物镜后焦面上给衍射波加 上一个乘子，就是衬度传递函数exp(iⅹ (u,v)) 。 同时考虑物镜光阑的作用C(U,V).因而像平面的电子散射 振幅为： Ψ(u,v)=F[C(U,V) Q(u,v) exp(iⅹ (u,v)) ] 像平面上像的强度为像平面上电子散射振幅的平方，即 振幅及其共轭的乘积： I(x,y)= Ψ*(u,v) · Ψ(u,v) =│1 +iF{C(U,V)F[σφ(x,y) Δz ] exp(iⅹ (u,v))} │2
（4）样品厚度对像衬度的影响 高分辨像实际上是所有参加成像的衍射束与透 射束之间因相位差而形成的干涉图像。因此，试样 厚度非直观地影响高分辨像的衬度。 图3-3所示为Nb2O5单晶在同一欠焦量下不同试 样厚度区域的高分辨照片。在照片上能看到由于试 样厚度不均匀等因素引起的图像衬度区域性变化， 即图像从试样边缘的非晶衬度过渡到合适厚度下的 晶胞单元结构像。
高分辨电子显微学
林鹏 081820022
目录
1.绪论
2.高分辨电子显微相位衬度像的成像原理 3.高分辨电子显微像衬度的影响因素 4.高分辨电子显微像的计算机模拟 5.高分辨电子显微观察和拍摄图像的程序 6.高分辨电子显微图像的类型和应用实例
1.绪论
不同材料有不同的使用性能；材料的性能 决定于材料的结构，特别是它的微观结构。 为了获得能满足人类生活和生产需要的材料， 必须研究材料的结构，首先要直接观察到结 构的细节。 1956年，门特用分辨率为0.8nm的透射 电子显微镜直接观察到酞菁铜晶体的相位衬 度像，这是高分辨电子显微学诞生的萌芽。
电子显微镜高分辨断层成像及晶体结构解析实现
电子显微镜高分辨断层成像及晶体结构解析实现电子显微镜（Electron Microscope，简称EM）是一种利用电子束代替光线来照射和成像样品的仪器。
相比于传统光学显微镜，电子显微镜具有更高的分辨率和更大的放大倍数，能够观察到更小尺寸的细节，对于研究微观结构和纳米材料具有重要意义。
高分辨断层成像是电子显微镜在材料科学和生命科学中的重要应用之一。
通过利用电子束的波动性，电子显微镜可以成像具有纳米尺度的材料内部结构，将样品切片成一系列的薄层，然后通过成像和重建技术将这些薄层拼接起来，从而实现高分辨的三维结构成像。
要实现高分辨断层成像，首先需要一台高性能的电子显微镜。
现代电子显微镜通常采用电子透镜系统来聚焦电子束，同时结合专用的探测器来接收和记录反射、散射和透射的电子信号。
这些信号经过处理和分析后，可以重建出样品的断层结构。
此外，样品的制备也是实现高分辨断层成像的关键环节。
样品需要被冻结或切片成均匀的薄层，以保证在电子束照射下获得清晰的图像。
对于生物样品，常用的方法是利用冷冻切片技术将样品快速冷冻，并通过薄切片机制备出均匀的薄层。
对于无法冷冻的样品，可以使用离子刨薄技术将样品切片成薄层。
在高分辨断层成像的过程中，晶体结构解析是一个重要的应用方向。
通过电子衍射技术，可以解析出晶体的结构信息，包括晶格常数、晶胞参数以及原子位置等。
电子束在样品中与晶体产生相互作用，经过干涉和衍射后，通过对衍射图样的分析，可以推导出晶体的结构信息。
在实际应用中，高分辨断层成像和晶体结构解析常用于材料科学、纳米技术、生命科学等领域的研究。
例如，在材料科学中，研究人员可以利用高分辨断层成像技术观察材料的微观结构，了解材料的晶粒形貌、界面结构等信息，以帮助材料的设计和优化。
在纳米技术中，高分辨断层成像可以用于观察纳米结构的形态和组成，为纳米器件的研发提供重要依据。
而在生命科学中，高分辨断层成像和晶体结构解析可以用于研究生物大分子的结构和功能，了解蛋白质、核酸等生物大分子的组织和构成。
第三章 高分辨电子显微学
c' c expikr0 / r0
u s / r0
v t / r0
上式右侧与傅里叶变换的形式一样，说明，(u,v)能用q(x,y)的 傅里叶变换来得到。
（1）入射电子在物质内散射 试样很薄，忽略试样内电子的吸收，只引起入射电子的相位变 化（相位体近似），可以用透射函数来表示试样的作用：
-40nm -30nm -20nm -10nm 0nm 10nm
20nm
30nm
40nm
50nm
60nm
70nm
氮化硅高分辨电子显微像相对于离焦量的变化 （按400kv），试样厚度3nm计算）
（5）特殊的像 在后焦面的衍射花样上，插入光 栏只选择特定的波成像，可观察到对 应于特定结构信息衬度的像。例如有 序结构中，使用让原子有序排列产生 的衍射波和透射波成像时，能得到反 映有序排列的像。 例如Au3Cd在[100]方向投影的原子 排列。以fcc结构为基础，在c轴上重 复四次的结构为单胞，Cd原子在其中 有序排列。 在衍射谱上，020，008为基体的强 反射，其他为弱的有序晶格反射，用 光栏选择有序排列产生的衍射波和透 射波成像，只有Cd原子以亮点或暗点 在像上出现
（3 ）
F 表示傅里叶变换，exp(i(u,v)) 称为相位衬度传递函数， 表示物镜引起的电子相位的变化，公式右边的第一项和第二 相分别对应于透射波和衍射波。
(u,v)= {f(u2+v2)-0.5Cs3(u2+v2)2} f 和 Cs 分别为物镜的离焦量和球差系数。
(4)
（3）在像平面上形成高分辨电子显微像 像平面上的电子散射振幅由后焦面上散射振幅的傅里叶变换给 出：
n-1 2 1 1 2 n-1
(12)
电子显微镜实验报告
一、实验名称电子显微镜技术二、实验目的1. 了解扫描电子显微镜（SEM）和透射电子显微镜（TEM）的基本原理和结构。
2. 掌握电子显微镜的样品制备和操作方法。
3. 通过观察样品的微观结构，了解材料的形貌、内部组织结构和晶体缺陷。
三、实验仪器1. 扫描电子显微镜（SEM）：型号为Hitachi S-4800。
2. 透射电子显微镜（TEM）：型号为Hitachi H-7650。
3. 样品制备设备：离子溅射仪、真空镀膜机、切割机、研磨机等。
四、实验内容1. 扫描电子显微镜（SEM）实验（1）样品制备：将待观察的样品切割成薄片，用离子溅射仪去除表面污染层，然后用真空镀膜机镀上一层金属膜，以增强样品的导电性。
（2）操作步骤：① 开启扫描电子显微镜，调整真空度至10-6Pa。
② 将样品放置在样品台上，调整样品位置，使其位于物镜中心。
③ 设置合适的加速电压和束流，调整聚焦和偏转电压，使样品清晰成像。
④ 观察样品的表面形貌，记录图像。
（3）结果分析：通过观察样品的表面形貌，了解材料的微观结构，如晶粒大小、组织结构、缺陷等。
2. 透射电子显微镜（TEM）实验（1）样品制备：将待观察的样品切割成薄片，用离子溅射仪去除表面污染层，然后用真空镀膜机镀上一层金属膜，以增强样品的导电性。
（2）操作步骤：① 开启透射电子显微镜，调整真空度至10-7Pa。
② 将样品放置在样品台上，调整样品位置，使其位于物镜中心。
③ 设置合适的加速电压和束流，调整聚焦和偏转电压，使样品清晰成像。
④ 观察样品的内部结构，记录图像。
（3）结果分析：通过观察样品的内部结构，了解材料的微观结构，如晶粒大小、组织结构、缺陷等。
五、实验结果与讨论1. 扫描电子显微镜（SEM）实验结果：通过观察样品的表面形貌，发现样品表面存在大量晶粒，晶粒大小不一，且存在一定的组织结构。
在样品表面还观察到一些缺陷，如裂纹、孔洞等。
2. 透射电子显微镜（TEM）实验结果：通过观察样品的内部结构，发现样品内部晶粒较小，且存在一定的组织结构。
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高分辨电子显微术实验报告
一、简述透射电镜(TEM)基本成像原理——衍射,衍衬,
高分辨像；利用光学透镜的成像光路图，示意画出TEM成像
光路图。
个人陈述：其实投射电镜(TEM)的工作原理和光学显微镜的工作原理基本类
似。二者不同的是用的成像工具不同，前者用电子束作为光源，用电磁透镜代替
光学透镜汇聚电子束。根据De Broglie 关于电子也具有光子类似的波动的性质，
可以得出电子的波长
AVVcmeVeVmhph2/162/1
2/12
00
)109778.01(
26.12
)]2/1(2[
取电压为100KV时，可以得出电子的波长为A0037.0，大约是可见光极限短波的
610
。根据Abbe支出光学显微镜的分辨率本领受到光波衍射的限制，其分辨率
极限为：
sin61.0n
R
由此可见要提高分辨率就要缩短光源的波长和增大数值孔径角sinn。数值孔
径角的增幅是很有限的，所以必须采取波长短的光源来提高分辨率。从上边的分
析可以看出，电子的波长是可见光波长的十万分之一，因此TEM是一种高分辨率，
高放大倍数的仪器。
电子衍射的原理：
当电子沿着一定方向射入试样后，在物质的电场作用下发生改变，发生所谓的弹
性散射和非弹性散射。在弹性散射情况下，电子受原子集合体的散射后，各原子
散射的电子波可相互干涉，使合成电子波的强度角分布受到调制，形成衍射。从
衍射图的强度测量可得出原子相对位置的信息。如果衍射束的能量远远小于入射
束的能量，就可运用一次散射近似理论。这时，衍射波振幅作为空间角分布的函
数就是试样内部电场电势函数的傅里叶变换，观察到衬度与试样电势分布成比例
的高分辨结构像，从而获得试样晶体结构及原子排列直观像的信息。
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图1(利用光学透镜表示电子显微镜成像过程的光路图)
根据Abbe衍射成像理论，当一平行光束照射到一光栅上，除了投射束外，
还会产生各级衍射谱。每一个振幅极大值都可以看做是次级震动中心，由这里发
出的次级波在像平面上相干成像。也就是说，透镜的成像作用可以分成两个过程：
第一个过程是平行光束经物的散射作用而分裂成各级衍射谱，即由物变成衍射普
的过程；第二个过程是各级衍射谱经过干涉重新再想平面上聚焦成像，即由衍射
谱重新变换到物的过程。这个原理完全使用于电子显微镜的物镜成像作用，晶体
对电子束的作用就是三维的光栅。在电子显微镜中，物镜产生的一次方大像还要
经过中间镜和投影镜的放大作用而在荧光屏上得到三次放大像。
图1是投射电镜的光路图。把孔径分成三部分：（1）试样前区，这里由电
枪和聚光镜形成电子束。（2）试样区，这里发生复杂的多次散射。（3）试样后
区，这里的透镜和光栏影响到最后的成像。试验中改变物镜光栏的大小位置，可
得到不同的像。当使用小光栏只让某一束衍射束通过时，形成衍射衬像；当使用
大光栏让多束通过时，形成晶格像或高分辨率像。具体在图2中a处的小光栏形
成明场像；b处的小光栏使强投射束通过形成暗场像；c处大光栏形成高分辨率
像。
3
二、示意画出硅(Si)单晶【110】，【100】，【111】
晶带轴的零层倒易面。
三、示意画出硅(Si)单晶【110】，【100】，【111】
方向的点阵投影图，原子投影图。
点阵投影图：
原子投影图：
4
报告人:谭文金
学号：MG1422023
专业：原子核物理
时间：2014年12月25日