材料分析測試技術(shù)課件

第八章透射電子顯微鏡§8.1透射電子顯微鏡的結(jié)構(gòu)與成像原理真空系統(tǒng)透射電鏡的構(gòu)成電子光學(xué)系統(tǒng)電源與控制系統(tǒng)照明系統(tǒng)成像系統(tǒng)觀察記錄系統(tǒng)透射電子顯微鏡(JEM-2010F)主體的斷面圖(1)電子槍(電子源)(2)高壓發(fā)生器和加速管照明電子透鏡系統(tǒng)和偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)試樣臺和試樣架(5)放大和成像電子透鏡系統(tǒng)(6)觀察室和照相室陽極槍傾斜槍平移一級聚光鏡二級聚光鏡聚光鏡光欄光傾斜光平移試樣架物鏡物鏡光欄選區(qū)光欄中間鏡投影鏡熒光屏一、照明系統(tǒng)

1、電子槍－－發(fā)夾式鎢絲陰極、柵極帽和陽極自偏壓回路可以起到穩(wěn)流和限流的作用。電子槍交叉點(diǎn)處的電子束直徑50μm熱電子發(fā)射型電子搶熱電子發(fā)射型電子槍的外觀(a)和結(jié)構(gòu)(b)發(fā)夾式鎢燈絲電子束流和冷束電子槍束流的示意圖和燈絲像的模樣2、聚光鏡一般都采用雙聚光鏡系統(tǒng)：第一聚光鏡是強(qiáng)激磁透鏡，束斑縮小率為10～50倍左右，將電子槍第一交叉點(diǎn)束斑縮小為1～5μm；第二聚光鏡是弱激磁透鏡，適焦時(shí)放大倍數(shù)為2倍左右結(jié)果在樣品平面上可獲得2～10μm的照明電子束斑。二、成像系統(tǒng)

由物鏡、中間鏡和投影鏡構(gòu)成1、物鏡物鏡用來形成第一幅高分辨率電子顯微圖像或電子衍射花樣的透鏡。透射電子顯微鏡分辨本領(lǐng)的高低主要取決于物鏡。物鏡是一個(gè)強(qiáng)激磁短焦距的透鏡(f＝1～3mm)，它的放大倍數(shù)較高，一般為100～300倍。物鏡的分辨率主要決定于極靴的形狀和加工精度。一船來說，極靴的內(nèi)孔和上下極靴之間的距離越小，物鏡的分辨率就越高。物鏡極靴的斷面圖(JEL20l0F)物鏡四個(gè)特征參數(shù)：A焦距

對于磁透鏡而言，激磁越強(qiáng)，焦距越短，球差越小B球差系數(shù)CsC色差系數(shù)CcD聚焦的最小可變量ΔfA物鏡極靴2、中間鏡

中間鏡是一個(gè)弱激磁的長焦距變倍透鏡，可在0～20倍范圍調(diào)節(jié)。當(dāng)放大倍數(shù)大于1時(shí)，用來進(jìn)一步放大物鏡像；當(dāng)放大倍數(shù)小于1時(shí)，用來縮小物鏡像。如果把中間鏡的物平面和物鏡的像平面重合，則在熒光屏上得到一幅放大像，這就是電子顯微鏡中的成像操作，如圖8－4(a)所示；如果把中間鏡的物平面和物鏡的背焦面重合，則在熒光屏上得到一幅電子衍射花樣，這就是透射電子顯微鏡中的電子衍射操作，如圖8－4(b)所示。3、投影鏡

投影鏡的作用是把經(jīng)中間鏡放大(或縮小)的像(或電子衍射花樣)進(jìn)一步放大，并投影到熒光屏上，它和物鏡一樣，是一個(gè)短焦距的強(qiáng)磁透鏡。投影鏡的激磁電流是固定的，因?yàn)槌上耠娮邮M(jìn)入投影鏡時(shí)孔徑角很小(約10-5rad)，因此它的景深和焦長都非常大。即使改變中間鏡的放大倍數(shù)，使顯微鏡的總放大倍數(shù)有很大的變化，也不會影響圖像的清晰度。三、觀察記錄系統(tǒng)

熒光屏和照相結(jié)構(gòu)電子感光片是一種對電子束曝光敏感、顆粒度很小的演化物乳膠底片，它是一種紅色盲片。由于電子與乳膠相互作用比光子強(qiáng)得多，照相曝光時(shí)間很短，只需幾秒鐘。慢掃描攝像機(jī)的構(gòu)成TV攝像機(jī)：由專用的熒光屏和電視攝像機(jī)組成成像板：原理上，電子顯微鏡用的成像板與x射線用的成像板是一樣的，它是在塑料片基上涂布光激勵(lì)隱像顯現(xiàn)性熒光粉(在BaF(Br，I)）的鹵素化合物中摻Eu2+的熒光物質(zhì)的二維記錄材料慢掃描CCD攝像機(jī):它比通常的CCD攝像機(jī)檢出靈敏度高、動(dòng)態(tài)范圍寬?！?.2主要部件的結(jié)構(gòu)和工作原理1、樣品平移與傾斜裝置（樣品臺）雙軸傾斜試樣架傾斜部的結(jié)構(gòu)和動(dòng)作示意圖各種側(cè)插試樣架的外觀2、電子束傾斜與平移裝置3、消像散器電磁式消像散器通過電磁極間的吸引和排斥來校正橢圓形磁場。4、光闌（1）聚光鏡光闌：

a、限制照明孔徑角；

b、裝在第二聚光鏡下方；（2）物鏡光闌（襯度光闌）：

a、安在物鏡后焦面上，直徑20～120

μm；

b、用來呈暗場像；

c、用無磁性的金屬制造，具有自潔功能（3）選區(qū)光闌（場限光闌或視場光闌）

a、安在物鏡的像平面上；

b、用無磁性金屬材料制成的，直徑在20～400μm

§8.3透射電子顯微鏡分辨本領(lǐng)和放大倍數(shù)的測定1、點(diǎn)分辨率的測定將鉑、鉑-銥或鉑-把等金屬或合金，用真空蒸發(fā)的方法可以得到粒度為5-10A、間距為2-10A的粒子，將其均勻地分布在火棉膠(或碳)支持膜上，在高放大倍數(shù)下拍攝這些粒子的像。為了保證測定的可靠性．至少在同樣條件下拍攝兩張底片，然后經(jīng)光學(xué)放大(5倍左右)，從照片上找出粒子間最小間距，除以總放大倍數(shù)，即為相應(yīng)電子顯微鏡的點(diǎn)分辨本領(lǐng)。2、晶格分辨率的測定晶格分辨本領(lǐng)的測定：利用外延生長方法制得的定向單晶薄膜作為標(biāo)樣，拍攝其晶格像。這種方法的優(yōu)點(diǎn)是不需要知道儀器的放大倍數(shù)．因?yàn)槭孪瓤删_地知道樣品晶面間距。根據(jù)儀器分辨本領(lǐng)的高低，選擇晶面間距