透射电镜的成像特点及应用
透射电镜的应用
透射电镜在材料分析上的应用1概述透射电子显微镜（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，影像将在放大、聚焦后在成像器件（如荧光屏、胶片、以及感光耦合组件）上显示出来。
由于电子的德布罗意波长非常短，透射电子显微镜的分辨率比光学显微镜高的很多，可以达到0.1～0.2nm，放大倍数为几万～百万倍。
因此，使用透射电子显微镜可以用于观察样品的精细结构，甚至可以用于观察仅仅一列原子的结构，比光学显微镜所能够观察到的最小的结构小数万倍。
在放大倍数较低的时候，TEM成像的对比度主要是由于材料不同的厚度和成分造成对电子的吸收不同而造成的。
而当放大率倍数较高的时候，复杂的波动作用会造成成像的亮度的不同，因此需要专业知识来对所得到的像进行分析。
通过使用TEM不同的模式，可以通过物质的化学特性、晶体方向、电子结构、样品造成的电子相移以及通常的对电子吸收对样品成像。
2应用特点通过TEM中的荧光屏，我们可以直接几乎瞬时观察到样品的图像或衍射花样。
我们可以一边观察，一边改变样品的位置及方向，从而找到我们感兴趣的区域和方向。
在得到所需图像后，可以利用相机照相的方法把图像记录下来。
现在新一代TEM也有的装备了数字记录系统，可以将图像直接记录到计算机中去，这样可以大大提高工作效率。
3．应用3 TEM的主要功能对于材料科学的研究而言，TEM已经成为了一种不可或缺的研究工具，以至于在今天，已经很难想象没有TEM的帮助，我们如何深入开展材料科学的研究工作。
下面我简单地列举TEM在材料科学研究中的6个常见用途。
(a)利用质厚衬度(又称吸收衬度)像，对样品进行一般形貌观察；(b)利用电子衍射、微区电子衍射、会聚束电子衍射物等技术对样品进行物相分析，从而确定材料的物相、晶系，甚至空间群；(c)利用高分辨电子显微术可以直接“看”到晶体中原子或原子团在特定方向上的结构投影这一特点，确定晶体结构，大于100nm物体用低压、低分辨电镜即可观察。
透射电镜(TEM)讲义
05
TEM操作与注意事项
操作步骤与技巧
01
02
03
04
准备样品
选择适当的样品，进行适当的 处理和固定，以确保观察效果 最佳。
调整仪器参数
根据观察需求，调整透射电镜 的加速电压、放大倍数等参数 ，以达到最佳观察效果。
操作步骤
按照仪器操作手册的步骤进行 操作，包括安装样品、调整焦 距、观察记录等。
技巧
定量分析方法
颗粒统计
对图像中颗粒的数量、大 小和分布进行统计，计算 颗粒的平均尺寸和粒度分 布。
电子衍射分析
利用电子衍射技术分析晶 体结构和相组成，确定晶 格常数和晶面间距。
能谱分析
通过能谱仪测定图像中各 点的元素组成和相对含量， 进行定性和定量分析。
04
TEM图像解析实例
晶体结构分析
利用高分辨的TEM图像，可以观察到晶体内部的原 子排列和晶体结构，如面心立方、体心立方或六方 密排结构等。
掌握操作技巧，如正确使用操 作杆、合理利用观察窗口等， 以提高观察效果和效率。
仪器维护与保养
定期清洁
定期对透射电镜进行清 洁，保持仪器内部和外
部的清洁度。
检查部件
更换消耗品
定期检查透射电镜的部 件，如电子枪、镜筒等，
确保其正常工作。
根据需要，及时更换透射 电镜的消耗品，如真空泵
油、电子枪灯丝等。
保养计划
在操作透射电镜时，应严格遵守操作规程， 确保仪器和人身安全。
THANK YOU
感谢聆听
80%
观察模式
根据观察目的选择不同的观察模 式，如明场、暗场、相位对比和 微分干涉等。
图像解析与解读
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透射电镜的成像原理及应用
透射电镜的成像原理及应用1. 引言透射电镜是一种使用电子束来成像的仪器。
它的原理是利用电子束通过样品的透射来形成图像，并通过对电子束的探测和处理来获得样品的详细信息。
透射电镜在材料科学、生物学和物理学等领域中有广泛的应用。
2. 成像原理透射电镜的成像原理基于电子的波粒二象性，即电子既具备粒子特性又具备波动特性。
在透射电镜中，电子从电子枪中发射出来，经过加速和聚焦，形成一束射线。
这束射线通过样品后，与样品中原子和电子相互作用，发生散射和透射现象。
电子的散射会导致图像的模糊和失真，因此透射电镜通常使用薄样品来减小散射效应。
在样品的背面或透射电镜的显微镜中，放置有一个焦平面衍射器。
这个衍射器可以将透射电子的波动性转化为干涉和衍射现象，从而产生有关样品的结构信息。
这些信息通过探测器进行收集，然后通过图像处理算法生成成像结果。
3. 应用领域透射电镜在材料科学、生物学和物理学等领域有广泛的应用。
以下列举了一些常见的应用领域：3.1 材料科学透射电镜在材料科学中的应用主要用于研究材料的微观结构和性能。
通过透射电镜，可以观察和分析材料中的晶体结构、晶界、缺陷和纳米结构等。
这些信息对于材料的设计、开发和性能优化非常重要。
3.2 生物学透射电镜在生物学中的应用主要用于研究生物样品的内部结构和功能。
通过透射电镜，可以观察和分析细胞器、蛋白质和核酸等生物分子的结构。
透射电镜还可以用于研究病原体、病毒和细菌等微生物的形态和生命周期。
3.3 物理学透射电镜在物理学领域中的应用涵盖了多个子领域。
在凝聚态物理学中，透射电镜可用于研究材料的电子结构、能带和费米面等特性。
在量子力学领域，透射电镜可用于研究电子的量子行为，如量子隧穿、波函数干涉和波粒二象性等。
3.4 其他领域透射电镜还在化学、地球科学和纳米技术等领域中有应用。
在化学中，透射电镜可用于研究化学反应的过程和产物。
在地球科学中，透射电镜可用于分析地质样品的矿物组成和结构。
透射电镜成像分析
萃取复型和粉末样品
• 萃取复型最常见的两种是： • 碳萃取复型 • 火棉胶-碳二次萃取复型
3.4.2 质厚衬度原理
质厚衬度的前提：
非晶体试样中原子对入射电子的散射 和电镜小孔径角成像（依靠衬度光阑）
试样各部分对电子束散射本领的不同， 经衬度光阑的作用后，在荧光屏上产生了 放大的强度不一的像。
3.4.2 质厚衬 度原理
光最终减薄
3.4.1 薄膜样品的制备
材料
溶液配方
备注
铁和钢 铁和钢
30%HNO3+15%HCl+10% 热溶液 HF+45%H2O
33%H3PO4+40%H2O2
60C
铁和钢 35%HNO3+65%H2O
热溶液
3.4.1 薄膜样品的制备
• 非金属薄膜样品的制备：
• 复型：将试样表面组织浮雕复制到一种
• 若以未发生强烈衍射的A晶粒亮度IA作为 图像的背景强度I，则B晶粒的像衬度为：
•
（I/I）=（IA-IB）/I0 Ihkl /I0
• 让透射束通过物镜光阑而把衍射束挡
掉得到图像衬度的方法-明场像（BF）
3.4.3 衍衬成像原理
• 若将光阑孔套住hkl而把透射束 挡掉，就可以得到---暗场像 （DF）
• 当电子束穿过晶体薄膜时，严格满足布拉格 条件的晶面产生强衍射束，不严格满足布拉 格条件的晶面产生弱衍射束，不满足布拉格 条件的晶面不产生衍射束。
3.4.3 衍衬成像原理
• 假设薄膜只有两颗位向不同的
入射束I0
晶粒A和B
• 在入射电子束的照射下，B晶 样品 粒的某（hkl）晶面组恰好与入 物镜
B
•
IAI0 因为与B晶粒不同位向的A晶
《透射电镜成像分析》课件
人工智能与图像解析
总结词
透射电镜结合人工智能技术进行图像解析是 未来的发展趋势，能够提高图像解析的准确 性和效率，为科学研究提供更可靠的数据支 持。
详细描述
透射电镜获取的图像数据量庞大，人工解析 效率低下且容易出错。结合人工智能技术进 行图像解析可以提高准确性和效率，为科学 研究提供更可靠的数据支持。同时，人工智 能技术还可以用于图像识别、模式匹配等方 面，有助于科学家们更好地理解和分析透射 电镜的图像数据。
基于一系列连续的二维图像，通过图像配准和三维插值等技术， 重建出物体的三维结构。
投影与表面重建
通过透射电镜的投影数据，利用表面重建算法，得到物体的表面几 何形态。
立体视觉与深度恢复
利用双目或多目视觉原理，恢复出物体的深度信息，实现三维场景 的重建。
图像数据库与信息管理技术
图像数据存储
采用高效的数据存储方式，如分布式存储或云存储， 确保大量图像数据的可靠存储。
06
透射电镜的未来发展与挑战
BIG DATA EMPOWERS TO CREATE A NEW
ERA
高分辨成像技术
总结词
透射电镜的高分辨成像技术是未来发展的重要方向，能够揭示更细微的结构和分子排列，为科学研究提供更深入 的观察和分析。
详细描述
随着材料科学、生物学等领域的不断发展，对高分辨成像技术的需求越来越迫切。透射电镜的高分辨成像技术能 够捕捉到更细微的结构和分子排列，为科学家们提供更深入的观察和分析，有助于揭示物质内部的奥秘和规律。
数据索引与检索
建立图像数据的索引机制，提供快速的图像检索功能 ，便于用户快速查找所需数据。
数据安全与隐私保护
采用加密和安全传输等技术，确保图像数据的安全性 和隐私保护。
透射电镜技术及其应用
2．真空系统 真空系统由机械泵、油扩散泵、换向阀
门、真空测量仪奉及真空管道组成。它的 作用是排除镜筒内气体，使镜筒真空度至 少要在10-4 pa以上。如果真空度低的话， 电子与气体分子之间的碰撞引起散射而影 响衬度，还会使电子栅极与阳极间高压电 离导致极间放电，残余的气体还会腐蚀灯 丝，污染样品。
透射电镜技术及其应用
(4)图像观察与记录系统 该系统由荧光屏、照相机、数据显示等组 成．在分析电镜中，还有探测器和电子能 量分析等附件（见下页示意图）。
透射电镜技术及其应用
扫描发生仪
电子束
显象管 和X-Y 记录仪
扫描线圈
数据 处理
放大器
能量选择光阑
入射光阑
探测器
电子能量 分析仪
分析电镜图像观透射察电与镜技记术录及其系应统用 结构示意图
透射电镜技术及其应用
粉体TEM
透射电镜技术及其应用
薄膜样品的制备
薄膜制备的基本要求：
首先薄膜应对电子束"透明"，制得的薄膜应 当保持与大块样品相同的组织结构。
其次簿膜得到的图像应当便于分析，所以即 使在高压电子显微镜中也不宜采用太厚的样品， 减薄过程做到尽可能的均匀．薄膜g应具有适当的 强度和刚性 。
透射电镜技术及其应用
透射电子显微镜（TEM）正是这样一种能够以原子 尺度的分辨能力，同时提供物理分析和化学分析 所需全部功能的仪器。特别是选区电子衍射技术 的应用，使得微区形貌与微区晶体结构分析结合 起来，再配以能谱或波谱进行微区成份分析，得 到全面的信息。
透射电镜技术及其应用
1938年，德国工程师 Max Knoll和Ernst Ruska制造出了世界 上第一台透射电子显 微镜(TEM)。
透射电镜(TEM)
应用及特点
一：应用：透射电子显微镜在材料科学、生物学上应用较多。由于电子易散射或被物 体吸收，故穿透力低，样品的密度、厚度等都会影响到最后的成像质量，必须制备更 薄的超薄切片，通常为50～100nm。所以用透射电子显微镜观察时的样品需要处理得 很薄。常用的方法有：超薄切片法、冷冻超薄切片法、冷冻蚀刻法、冷冻断裂法等。 对于液体样品，通常是挂预处理过的铜网上进行观察。图为超薄切片的制备
显微镜原理对比图
应用举例
1.元素分布分析 利用微束技术对在光学显微镜下所选区域进行扫描分析，可 获得元素的分布图（线分布、面分布、深度分布和断层）， 来比较研究元素的区域（或相）分布特征。这类分析称为元 素分布分析。
合金元素在γ和γ’中的分布
应用举例
2.微观形貌观察
镍基高温合金蠕变后的位错形貌
应用举例
JEM2010－透射电子显微镜
原理
透射电子显微镜的成像原理可分为三种情况：
1.吸收像：当电子射到质量、密密度大的样品时，主要的成相作用是散射作用。样品 上质量厚度大的地方对电子的散射角大，通过的电子较少，像的亮度较暗。早期的透 射电子显微镜都是基于这种原理 2.衍射像：电子束被样品衍射后，样品不同位置的衍射波振幅分布对应于样品中晶体 各部分不同的衍射能力，当出现晶体缺陷时，缺陷部分的衍射能力与完整区域不同， 从而使衍射钵的振幅分布不均匀，反映出晶体缺陷的分布。 3.相位像：当样品薄至100A以下时，电子可以穿过样品，波的振幅变化可以忽略， 成像来自于相位的变化。
TEM组件
电子枪：发射电子，由阴极、栅极、阳极
组成。阴极管发射的电子通过栅极上的小孔 形成射线束，经阳极电压加速后射向聚光镜， 起到对电子束加速、加压的作用。 聚光镜：将电子束聚集，可用于控制照明强 度和孔径角。 样品室：放置待观察的样品，并装有倾转 台，用以改变试样的角度，还有装配加热、 冷却等设备。 物镜：为放大率很高的短距透镜，作用是 放大电子像。物镜是决定透射电子显微镜分 辨能力和成像质量的关键。 中间镜：为可变倍的弱透镜，作用是对电 子像进行二次放大。通过调节中间镜的电流， 可选择物体的像或电子衍射图来进行放大。 透射镜：为高倍的强透镜，用来放大中间 像后在荧光屏上成像。 此外还有二级真空 泵来对样品室抽真空、照相装置用以记录影 像
透射电镜的基本功能
透射电镜的基本功能透射电镜是一种非常重要的电子显微镜，广泛应用于材料科学、生物学和化学等领域。
它可以通过控制电子束的路径和能量，产生高分辨率的影像，从而帮助我们研究物质的微观结构和性质。
本文将介绍透射电镜的基本功能，包括成像、衍射和能谱分析等方面。
一、透射电镜的成像功能透射电镜的主要功能是成像，它可以产生高分辨率的样品图像，从而帮助我们观察和研究样品的微观结构和形态。
透射电镜的成像原理是利用电子束与样品相互作用的效应，通过收集和处理电子束的散射和透射信号，生成图像。
透射电镜的成像原理可以用透射电子显微镜的简化模型来说明。
透射电子显微镜由电子枪、透射样品和投影屏三部分组成。
电子枪产生高能的电子束，经过准直器和聚焦器的调节，使电子束聚焦到样品表面。
样品对电子束的散射和透射会产生不同的信号，这些信号通过投影屏被收集和记录。
透射电镜的成像分为两种模式：直接成像和倒置成像。
在直接成像模式下，样品图像与样品本身的方向一致。
在倒置成像模式下，样品图像与样品本身的方向相反。
这是因为在透射电镜中，电子束与样品的相互作用是非常复杂的，包括电子的散射、透射和吸收等过程，从而导致图像的倒置。
透射电镜的成像分辨率取决于电子束的能量和样品的性质。
一般来说，电子束的能量越高，成像分辨率越高。
但是，高能电子束也会引起样品的损伤和辐射损伤，因此需要适当调节电子束的能量和强度。
此外，样品的结构和厚度也会影响成像分辨率，因为电子束在样品中的传播和散射会受到样品的影响。
二、透射电镜的衍射功能透射电镜的衍射功能是指利用电子束与样品相互作用的效应，产生衍射信号，从而研究样品的晶体结构和晶格参数。
透射电镜的衍射原理与X射线衍射类似，都是利用波粒二象性和布拉格定律来解释。
透射电镜的衍射模式包括电子衍射和选区电子衍射两种。
其中，电子衍射是指在整个样品上均匀照射电子束，观察电子衍射的强度和位置，从而确定样品的晶体结构和晶格参数。
选区电子衍射是指在样品上选定一个小区域，只在该区域内照射电子束，观察电子衍射的强度和位置，从而确定该区域的晶体结构和晶格参数。
透射电镜的原理
透射电镜的原理透射电镜（Transmission Electron Microscope, TEM）是一种利用电子束来观察样品内部微观结构的高分辨率显微镜。
它的原理是利用电子的波粒二象性，通过透射样品并对透射电子进行成像，从而获得样品内部的高分辨率图像。
透射电镜的原理主要包括电子发射、电子透射、成像和检测四个主要步骤。
首先是电子发射。
透射电镜使用的电子源通常是热阴极，通过加热阴极，使其发射出高速电子。
这些电子经过加速和聚焦后形成电子束，用于透射样品。
其次是电子透射。
电子束穿过样品时，会与样品中的原子核和电子发生相互作用，产生散射和吸收。
透射电子束的强度和方向会受到样品内部结构的影响，因此可以通过测量透射电子的强度和方向来获取样品的内部结构信息。
然后是成像。
透射电镜使用电磁透镜来对透射电子进行成像。
透射电子束通过样品后，会被透镜聚焦成一个细小的电子束，然后投射到感光底片或电子传感器上，形成样品的高分辨率图像。
最后是检测。
透射电镜的成像系统会将透射电子束转换成可见的图像，通过调节透镜和检测器的参数，可以获得不同对比度和分辨率的图像。
透射电镜的原理虽然简单，但是在实际操作中需要考虑许多因素，比如样品的制备、透射电子的能量、透镜的性能等。
同时，透射电镜的应用也非常广泛，可以用于生物学、材料科学、纳米技术等领域的研究。
总的来说，透射电镜的原理是利用电子的波粒二象性，通过透射样品并对透射电子进行成像，从而获得样品内部的高分辨率图像。
它的应用范围广泛，对于研究微观结构和纳米材料具有重要意义。
希望本文能够对透射电镜的原理有一个简要的了解。
3.3透射电镜的工作原理和特点
第十七页，共46页。
像差分球差、像散、色差等，其中，球差是 限制电子透镜分辨本领最主要的因素。球差的 大小，可以用球差散射圆斑半径Rs和纵向球差 ΔZs两个参量来衡量。前者是指在傍轴电子束 形成的像平面(也称高斯像平面)上的散射圆斑 的半径。后者是指傍轴电子束形成的像点和远 轴电子束形成的像点间的纵向偏离距离。
MT = MO MI MP 其中MO、MI、MP分别是物镜、中间镜
和投影的放大倍数。
第四十三页，共46页。
磁透镜可以通过改变电流来调节放大 倍数。一般通过将物镜和投影镜的放大
倍数MO、MP固定，而改变中间镜放大 倍数MI来改变总放大倍数MT。应当指出
，放大倍数越大，成像亮度越低。成像亮 度与MT2成反比。因此，要根据具体要求 选用成像系统的放大倍数。
具有一定能量的电子束与样品发生作用，产生
反映样品微区厚度、平均原子序数、晶体结构或 位向差别的多种信息。
第八页，共46页。
透过样品的电子束强度，其取决于这些信息 ，经过物镜聚焦放大在其平面上形成一幅反映 这些信息的透射电子像，经过中间镜和投影镜 进一步放大，在荧光屏上得到三级放大的最终 电子图像，还可将其记录在电子感光板或胶卷 上。
α:透镜的孔径半角 只考虑衍射效应时，在照明光源和介质一定的条件下，孔
径半角越大，透镜的分辨本领越高。 像差对分辨本领的影响：
由于球差、像散和色差的影响，物体上的光点在像平面上 均会扩展成散焦斑，个散焦斑的半径也就影响了透镜的分辨 本领。
第十五页，共46页。
控制电子束的运动在电子光学领域中主要 使用电磁透镜装置。但电磁透镜在成像时会
透射电镜的工作原理和特点
比较部分
光学显微镜
透射电镜
光源
可见光(日光、电灯光)
电子源(电子枪)
照明控制
玻璃聚光镜
电子聚光镜
样本
1mm厚的载玻片
约10nm厚的薄膜
放大成象系统
玻璃透镜
电子透镜
介质
空气和玻璃
高度真空
像的观察
直接用眼
利用荧光屏
聚焦方法
移动透镜
改变线圈电流或电压
分辨本领
200nm
0.2~0.3nm
有效放大倍数
103×
电子枪决定了像的亮度、图像稳定度 和穿透样品能力，所以相应地要求其 亮度、发射稳定度和加速电压都要 高。最常用的加速电压为50~100kV， 近来超高电压电镜的加速电压已达数 千kV。
平面上均会扩展成散焦斑，个散焦斑的半径也就影响 了透镜的分辨本领。
控制电子束的运动在电子光学领域中 主要使用电磁透镜装置。但电磁透镜在 成像时会产生像差。
像差分为几何像差和色差两类。 几何像差：由于透镜磁场几何形状上 的缺陷而造成的像差。 色差：由于电子波的波长或能量发生 一定幅度的改变而造成的像差。
如果计算分辨本领的平面为最小截 面圆所在平面，则
Δr’s=1/4 Csα3
从以上两式可以得知Δr’s或Δrs与 球差系数Cs成正比，与孔径半角的立方
成正比。也就是说球差系数越大，由球
差决定的分辨本领越差，随着α的增
大，分辨本领也急剧地下降。
像散：像散是由透镜磁场的非旋转对称而引起。
如果电磁透镜在制造过程中已经存在固有的像 散，则可以通过引入一个强度和方位都可以调节的 矫正磁场来进行补偿，这个能产生矫正磁场的装置 称为消像散器。
106×
透射电镜的明场像和暗场像的成像原理
透射电子显微镜是一种具有高分辨率、高放大倍数的电子光学仪器，被广泛应用于材料科学等研究领域。
透射电镜以波长极短的电子束作为光源，电子束经由聚光镜系统的电磁透镜将其聚焦成一束近似平行的光线穿透样品，再经成像系统的电磁透镜成像和放大，然后电子束投射到主镜简最下方的荧光屏上而形成所观察的图像。
在材料科学研究领域，透射电镜主要可用于材料微区的组织形貌观察、晶体缺陷分析和晶体结构测定。
明暗场成像原理:晶体薄膜样品明暗场像的衬度(即不同区域的亮暗差别)，是由于样品相应的不同部位结构或取向的差别导致衍射强度的差异而形成的，因此称其为衍射衬度，以衍射衬度机制为主而形成的图像称为衍衬像。
如果只允许透射束通过物镜光栏成像，称其为明场像；如果只允许某支衍射束通过物镜光栏成像，则称为暗场像。
有关明暗场成像的光路原理参见图2-1。
就衍射衬度而言，样品中不同部位结构或取向的差别，实际上表现在满足或偏离布喇格条件程度上的差别。
满足布喇格条件的区域，衍射束强度较高，而透射束强度相对较弱，用透射束成明场像该区域呈暗衬度；反之，偏离布喇格条件的区域,衍射束强度较弱，透射束强度相对较高，该区域在明场像中显示亮衬度。
而暗场像中的衬度则与选择哪支衍射束成像有关。
如果在一个晶粒内，在双光束衍射条件下，明场像与暗场像的衬度恰好相反。
a) 明场成像 b) 中心暗场成像明暗场成像是透射电镜最基本也是最常用的技术方法，其操作比较容易，这里仅对暗场像操作及其要点简单介绍如下：(1) 在明场像下寻找感兴趣的视场。
(2) 插入选区光栏围住所选择的视场。
(3) 按“衍射”按钮转入衍射操作方式，取出物镜光栏，此时荧光屏上将显示选区域内晶体产生的衍射花样。
为获得较强的衍射束，可适当的倾转样品调整其取向。
(4) 倾斜入射电子束方向，使用于成像的衍射束与电镜光铀平行，此时该衍射斑点应位于荧光屏中心。
(5) 插入物镜光栏套住荧光屏中心的衍射斑点，转入成像操作方式，取出选区光栏。
透射电镜的原理和应用
螺管线圈 螺管线圈 螺管线圈
照明系统组成：由电子枪、聚光镜（1、2级）和相应的平移对中、 倾斜调节装置组成。作用：提供一束亮度高、照明孔径角小、平行度 高、束斑小、束流稳定的照明源。为满足明场和暗场成像需要，照明 束可在20-30范围内倾斜。
1.观察室 透射电镜的最终成像结果，显现在观察室内的荧光
屏上，观察室处于投影镜下，空间较大，开有1～3个 铅玻璃窗，可供操作者从外部观察分析用。对铅玻璃 的要求是既有良好的透光特性，又能阻断X线散射和其 他有害射线的逸出，还要能可靠地耐受极高的压力差 以隔离真空。
成像原理
透射电镜是以电子束透过样品经过聚焦与放大后所產生 的物像，投射到荧光屏上或照相底片上进行观察。透射 电镜是以电子束透过样品经过聚焦与放大后所产生的物 像，投射到荧光屏上或照相底片上进行观察。透射电镜 的分辨率為0.1～0.2nm，放大倍数為几万～几十万倍。 由於电子易散射或被物体吸收，故穿透力低，必须制备 更薄的超薄切片（通常為50～100nm）。其制备过程与 石蜡切片相似，但要求极严格。
电子枪电子枪是电镜的电子源。其作用是发射并加速电子，并会 聚成交叉点。 目前电子显微镜使用的电子源有两类：热电子源——加 热时产生电子，W丝，LaB6场发射源——在强电场作用下产生电子， 场发射电镜FE热阴极电子源电子枪的结构如图2-2所示，形成自偏压回 路，栅极和阴极之间存在数百伏的电位差。电子束在栅极和阳极间会 聚为尺寸为d0的交叉点，通常为几十um。 栅极的作用：限制和稳定 电流。
1．取材和前固定：快速的切取大小为0.5～1.0mm3的样品块，一分钟内把组 织（样品） 块浸入2.5％戊二醛（进口品质）溶液（取样前来平台领取），每个离心管内装 20个以上的样品块，作为一个样送到平台。 要求：①取材前一定要和工作人员取得电话联系！②取材选择部位要准确可靠， 确保 每块材料都是要观察的部位。③所有植物样品一定要抽真空，能够沉底的样品 也抽真空15mins，不能沉底的样品一定要抽真空致沉底！④细菌、散在细胞等 不能成块的样品，加戊二醛固定液，离心沉淀后送到平台，由平台工作人员处 理。⑤泡在前固定液的材料最多可以放2周。
透射电镜（TEM）原理及应用介绍
透射电镜（TEM）原理及应用介绍
透射电镜（TEM）原理及应用介绍
人的眼睛只能分辨1/60度视角的物体，相当于在明视距离下能分辨0.1mm的目标。
光学显微镜通过透镜将视角扩大，提高了分辨极限，可达到2000A。
光学显微镜做为材料研究和检验的常用工具，发挥了重大作用。
但是随着材料科学的发展，人们对于显微镜分析技术的要求不断提高，观察的对象也越来越细。
如要求分表几十埃或更小尺寸的分子或原子。
一般光学显微镜，通过扩大视角可提高的放大倍数不是无止境的。
阿贝（Abbe）证明了显微镜的分辨极限取决于光源波长的大小。
在一定波长条件下，超越了这个极限度，在继续放大将是徒劳的，得到的像是模糊不清的
TEM简介
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。
透射电镜和扫描电镜的特点及应用
透射电镜和扫描电镜的特点及应用2008-06-25 13:35扫描电子显微镜的设计思想和工作原理，早在1935年便已被提出来了。
1942年，英国首先制成一台实验室用的扫描电镜，但由于成像的分辨率很差，照相时间太长，所以实用价值不大。
经过各国科学工作者的努力，尤其是随着电子工业技术水平的不断发展，到1956年开始生产商品扫描电镜。
近数十年来，扫描电镜已广泛地应用在生物学、医学、冶金学等学科的领域中，促进了各有关学科的发展。
一．扫描电镜的特点和光学显微镜及透射电镜相比，扫描电镜具有以下特点：(一) 能够直接观察样品表面的结构，样品的尺寸可大至120mm×80mm×50mm。
(二) 样品制备过程简单，不用切成薄片。
(三) 样品可以在样品室中作三度空间的平移和旋转，因此，可以从各种角度对样品进行观察。
(四) 景深大，图象富有立体感。
扫描电镜的景深较光学显微镜大几百倍，比透射电镜大几十倍。
(五) 图象的放大范围广，分辨率也比较高。
可放大十几倍到几十万倍，它基本上包括了从放大镜、光学显微镜直到透射电镜的放大范围。
分辨率介于光学显微镜与透射电镜之间，可达3nm。
(六) 电子束对样品的损伤与污染程度较小。
(七) 在观察形貌的同时，还可利用从样品发出的其他信号作微区成分分析。
二．扫描电镜的结构和工作原理(一) 结构1．镜筒镜筒包括电子枪、聚光镜、物镜及扫描系统。
其作用是产生很细的电子束(直径约几个nm)，并且使该电子束在样品表面扫描，同时激发出各种信号。
2．电子信号的收集与处理系统在样品室中，扫描电子束与样品发生相互作用后产生多种信号，其中包括二次电子、背散射电子、X射线、吸收电子、俄歇(Auger)电子等。
在上述信号中，最主要的是二次电子，它是被入射电子所激发出来的样品原子中的外层电子，产生于样品表面以下几nm至几十nm的区域，其产生率主要取决于样品的形貌和成分。
通常所说的扫描电镜像指的就是二次电子像，它是研究样品表面形貌的最有用的电子信号。
透射电镜在锂离子电池领域的应用
透射电镜在锂离子电池领域的应用透射电镜在锂离子电池领域的应用步骤一：介绍锂离子电池的重要性和挑战首先，我们可以介绍一下锂离子电池在现代生活中的重要性。
锂离子电池作为一种高能量密度的电池，广泛应用于移动电子设备、电动汽车以及储能系统等领域。
然而，锂离子电池的性能和寿命仍然面临着一些挑战，如容量衰减、安全性和循环稳定性等问题。
步骤二：介绍透射电镜技术接下来，我们可以简要介绍一下透射电镜技术。
透射电镜是一种高分辨率的显微镜，它能够通过物质中的原子和晶格结构来观察材料的微观结构。
透射电镜可以提供关于材料的晶体结构、相变过程、缺陷和界面等方面的详细信息。
步骤三：透射电镜在锂离子电池材料研究中的应用然后，我们可以探讨透射电镜在锂离子电池材料研究中的应用。
透射电镜可以用于观察锂离子电池材料的微观结构，例如正极材料、负极材料和电解质等。
通过透射电镜的高分辨率成像，我们可以研究材料中的晶体结构、缺陷和界面等微观特征，进而理解材料的电化学性能。
步骤四：透射电镜在锂离子电池界面研究中的应用此外，透射电镜还可以应用于锂离子电池的界面研究。
锂离子电池的界面包括正极/负极界面、电解质/电极界面以及固体电解质/电极界面等。
透射电镜可以通过原子分辨率成像，帮助我们观察和分析这些界面的结构和化学成分，从而揭示界面对电池性能的影响机制。
步骤五：透射电镜在锂离子电池失效机制研究中的应用最后，我们可以讨论透射电镜在锂离子电池失效机制研究中的应用。
锂离子电池的失效机制包括锂金属枝晶生长、电极材料的结构变化、电解质界面稳定性等。
透射电镜可以通过观察电池材料中的微观变化，如析出物形态、金属枝晶的生长情况等，来研究这些失效机制并给出解决方案。
总结：通过透射电镜技术的应用，我们可以深入了解锂离子电池材料的微观结构和界面特征，揭示其电化学性能和失效机制。
透射电镜在锂离子电池领域的应用有助于优化电池材料的设计和制备，提高电池性能和使用寿命，促进可持续能源的发展。
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透射电镜的成像特点及应用
透射电镜是一种能够通过物质内部的电子束传输信息的仪器。
它利用电磁透镜来聚焦电子束，将其投射到待观察样品上，然后通过收集样品透射的电子来形成图像。
透射电镜的成像特点及其应用如下：
1. 高分辨率：透射电镜的分辨率通常可以达到亚埃（10-4毫米）甚至更高水平。
与光学显微镜相比，透射电镜可以显示出更细小的细节，使得我们能够观察到更微观的组织结构和物质的粒子。
2. 高放大倍率：由于透射电镜的高分辨率，它能够实现非常高的放大倍率，通常可以达到100万倍以上。
这使得我们能够更深入地研究和观察样品的微观结构和形态。
3. 内部结构观察：透射电镜可以穿透物质的表面，观察并分析样品内部的结构。
这种能力对于研究材料科学、生物学和纳米技术等领域非常重要，因为只有透过表面，我们才能真正观察到物质的内部组织和结构。
4. 原子级分辨率：透射电镜能够提供原子级甚至亚原子级的分辨率，使得我们能够观察到原子之间的相互作用、晶格缺陷以及纳米材料等微观结构。
这对于研究物质性质、材料物理和材料化学具有重要意义。
5. 惰性观察：透射电镜可以在真空或惰性气体环境中工作，从而避免了电子束
与空气中的气体分子发生相互作用，保持样品的原始性质。
这对于观察和研究空气中不稳定的物质或易受氧化的物质非常重要。
透射电镜的应用范围非常广泛，以下是一些典型的应用领域：
1. 材料科学：透射电镜可以观察和研究材料的晶体结构、相互作用和缺陷等特性。
它在材料科学领域的应用包括纳米材料研究、金属合金的结构分析、材料的电子结构分析等。
2. 生物学：透射电镜在生物学研究中广泛用于观察和分析生物细胞、组织和病毒等的结构和形态。
它可以帮助我们研究细胞的超微结构、蛋白质的空间结构、细胞分裂过程等。
3. 纳米技术：透射电镜对于纳米技术的研究和应用至关重要。
它可以观察和研究纳米材料的结构、性质和相互作用，从而帮助我们设计和制造具有特殊性能的纳米材料和纳米器件。
4. 矿物学和地球科学：透射电镜在矿物学和地球科学中有着广泛的应用。
它可以帮助我们了解地球内部物质的性质、成分和演化过程，研究和分析矿物的晶体结构和物理化学性质。
5. 材料性能研究：透射电镜可以用于研究材料的电子结构、电子行为和热力学
性质等。
它可以帮助我们理解材料的性能、优化材料制备和加工过程，并提供指导材料设计和改良的依据。
总之，透射电镜因其高分辨率、高放大倍率和原子级分辨率等特点，成为研究和观察微观结构的重要工具。
它在材料科学、生物学、纳米技术和地球科学等领域的应用广泛，对于科学研究和技术发展起着重要作用。