现代仪器分析电镜(ppt)
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《电镜原理及使用》课件
《电镜原理及使用》PPT 课件
电镜是一种使用电子束而非光线的显微镜，能够提供极高的分辨率和放大倍 数。
电镜的定义和原理
电镜是一种利用电子束来观察样品的显微镜，其原理基于电子和物质之间的相互作用。
电子显微镜（TEM）和扫描电子显微镜 （SEM）的区别
TEM和SEM是两种常见的电镜类型，TEM适用于观察样品的内部结构，而SEM主要用于观察样品表面的形态和 成分。
电镜的基本构成和工作原理
电镜由电子源、透镜系统、样品台和检测系统等部分组成，通过控制电子束的聚焦和偏转来实现样品的观察。
电子束与样品的相互作用
电子束与样品相互作用时会发生散射和吸收，不同的相互作用过程提供了样品不同方面的信息。
电镜的应用领域和价值
电镜在材料科学、生物科学、纳米技术等领域具有广泛的应用价值，为科研 和工业生产提供了重要的观察和分析工具。
电镜操作技巧和注意事项
操作电镜需要一些技巧和注意事项，如样品的制备、电镜的预热和调节等， 这些都对
电镜使用中可能会遇到一些常见问题，如图像不清晰、电子束漂移等，了解 这些问题的解决方法能够提高工作效率。
电镜是一种使用电子束而非光线的显微镜，能够提供极高的分辨率和放大倍 数。
电镜的定义和原理
电镜是一种利用电子束来观察样品的显微镜，其原理基于电子和物质之间的相互作用。
电子显微镜（TEM）和扫描电子显微镜 （SEM）的区别
TEM和SEM是两种常见的电镜类型，TEM适用于观察样品的内部结构，而SEM主要用于观察样品表面的形态和 成分。
电镜的基本构成和工作原理
电镜由电子源、透镜系统、样品台和检测系统等部分组成，通过控制电子束的聚焦和偏转来实现样品的观察。
电子束与样品的相互作用
电子束与样品相互作用时会发生散射和吸收，不同的相互作用过程提供了样品不同方面的信息。
电镜的应用领域和价值
电镜在材料科学、生物科学、纳米技术等领域具有广泛的应用价值，为科研 和工业生产提供了重要的观察和分析工具。
电镜操作技巧和注意事项
操作电镜需要一些技巧和注意事项，如样品的制备、电镜的预热和调节等， 这些都对
电镜使用中可能会遇到一些常见问题，如图像不清晰、电子束漂移等，了解 这些问题的解决方法能够提高工作效率。
透射电镜PPT
b
5
在物方介质为空气的情况下，任何光学 Nhomakorabea镜系 统的N·A值小于1。
D0 ≈ 1/2λ
波长是透镜分辨率大小的决定因素。
透镜的分辨本领主要取决于照明束波长λ。若 用波长最短的可见光(λ=400nm)作照明源。
200nm是光学d显0=微2镜0分0n辨m本领的极限
b
6
瑞利判据:对于两个等光强的非相干物点,如果其一个象斑的中心恰好落在另一象斑
b
11
电镜的分类
透射电子显微镜
电子束透过样品(透射电子) 直接放大成像
扫描电子显微镜
电子束以扫描形式轰击在样品上，产生二次电子 等信息，而后再将二次电子等信息收集起来放大 成像。
分析电子显微镜
b
12
透射电镜的发展
First TEM (rudiment),1931 E. Ruska and M. Knoll
b
9
将常数代入上式，并注意到电子电荷 e 的单位 为库仑， h的单位为J·s，我们将得到：
1 .2 2 6 nm U
表9-1不同加速电压下的电子波长 加速电压/kV 20 30 50 100 200 500 1000 电子波长/10-3nm 8.59 6.98 5.36 3.70 2.51 1.42 0.687
的边缘(第一暗纹处),则此两物点被认为是刚刚可以分辨。两艾里斑中心距小于艾里
斑半径,两象点不能分辨。
衍射屏
L
观察屏
(
刚可分辨
不可分辨
1
艾 里
斑
)
圆孔孔径为D
f
相对光 1 I / I0
强曲线
中央为亮斑,外围为一些同心亮 环.光强主要在中央亮斑区 (84%)——艾里(Airy)斑。
现代仪器分析——电子显微镜
五、样品制备处理
透射电镜 对于TEM常用的50～200kV电子束，样品
厚度控制在100～200nm，样品经铜网承载， 装入样品台，放入样品室进行观察。 制样过程要防止污染和改变样品的性质， 如机械损伤或热损伤等； 根据观察的目的和样品的性质，确定制样 方法。
扫描电镜
扫描电镜的最大优点是样品制备方法简单。 金属和陶瓷等块状样品：将它们切割成大小合适 的尺寸，用导电胶将其粘接在电镜的样品座上即可 直接进行观察。
提供光源控制其稳定度照明强度和照明孔径选择照明方式明场或暗场成像阴极控制极阳极电子束聚光镜试样成像系统透射束像平面一次显微像电子样品物镜衍射束第一级衍射花样像平面显微像调整中间镜i使物平面与物镜重合投影镜荧光屏这部分的主要作用是提供获取信息一般由荧光屏照相机数据显示等组成
电子显微镜
Electron Microscope， EM
避免电子和气体分子相 遇，防止干扰
减小样品污染 延长灯丝寿命
四、扫描电子显微镜SEM
工作原理
• 扫描电镜的工作原理 可以简单地归纳为“ 光栅扫描，逐点成像 ”。 • 扫描电镜图像的放大 倍数定义为 M=L/l
L显象管的荧光屏尺寸；l电 子束在试样上扫描距离。
结构
主要为： 电子光学系统； 信号收集及显示系统 真空系统和电源系统
工作原理
02
电子枪发射电子束
经聚光镜聚焦
01 06
05
03 04
照明样品
在荧光屏或感光底 片上成像
电子束穿过样品
图像被中间镜和投影镜逐步放大
结构
透射电镜 （TEM）
电子光学系 统（核心）
电源与控制 系统
真空系统
照明系统
扫描电镜分析简介 ppt课件
18
扫描电镜的主要性能
放大倍数 分辨率 景深
ppt课件
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扫描电镜的主要性能
放大倍数
M=AC/AS
式中AC是荧光屏上图像的边长， AS是电子束在样品 上的扫描振幅。
目前大多数商品扫描电镜放大倍数为20-20000倍，介 于光学显微镜和透射电镜之间。
分辨率
对微区成分分析而言，它是指能分析的最小区域；对 成像而言，它是指能分辨两点之间的最小距离。
扫描电镜显微分析简介
ppt课件
1
扫描电子显微镜
ppt课件
2
扫描电子显微镜
ppt课件
3
扫描电镜显微分析简介
概况 扫描电镜的优点 扫描电镜成像的物理信号 扫描电镜的工作原理 扫描电镜的构造 扫描电镜的主要性能 显微镜简称扫描电镜，英文缩 写：SEM。为适应不同要求，在扫描电镜 上安装上多种专用附件，实现一机多用， 使扫描电镜成为同时具有透射电子显微镜 （TEM）、电子探针X射线显微分析仪 （EPMA）、电子衍射仪（ED）等多种功 能的一种直观、快速、综合的表面分析仪 器。
ppt课件
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扫描电镜的工作原理
扫描电镜成像与电视显象相似。扫描电镜图像按一定时间 空间顺序逐点扫描形成，并在镜体外显像管荧光屏幕上显 示出来。
由电子枪发射的能量达30keV的电子束，经会聚透镜和物 镜缩小聚焦，在试样表面形成具有一定能量、一定强度、 极小的点状电子束。在扫描线圈磁场作用下，电子束在试 样表面上按一定的时间、空间顺序作光栅式逐点扫描。
ppt课件
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扫 描 电 镜 成
像
示
意
图
ppt课件
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扫描电镜的工作原理
同济大学现代仪器分析课件：扫描电子显微镜SEM
收集二次电子时，为了提高收集 有效立体角，常在收集器前端栅 网上加上+250V偏压，使离开样品 的二次电子走弯曲轨道，到达收 集器。这样就提高了收集效率， 而且，即使是在十分粗糙的表面 上，包括凹坑底部或突起外的背 面部分，都能得到清晰的景深大 的立体感强的图像。
当收集背散射电子时，由于背散射电子能量比较高，离开样品后，受 栅网上偏压的影响比较小，仍沿出射直线方向运动。收集器只能收集 直接沿直线到达栅网上的那些电子。
能得到清晰的景深小的立体感不强的图像，一般应用在元素原子序数 相差较大的不同相之间的比较。
八 扫描电镜样品的制备方法
样品表面要处理干净 样品必须干燥 非导电样品要进行导电处理 必须保护样品的观察面 标注样品的安放顺序
子，次级电子的多少与电子束入射角有关，也就是说与样品的表面结构有 关，次级电子由探测体收集，并在那里被闪烁器转变为光信号，再经光电 倍增管和放大器转变为电信号来控制荧光屏上电子束的强度，显示出与电 子束同步的扫描图像。 图像为立体形象，反映了标本的表面结构。为了使标本表面发射出次级 电子，标本在固定、脱水后，要喷涂上一层重金属微粒，重金属在电子束 的轰击下发出次级电子信号。 主要优点：景深长，所获得的图像立体感强，可用来观察生物样品的各 种形貌特征。
的成分、厚度、晶体结构及位向等。 图4-58是电子在铜中的透射、吸收和背散射系数的关系。
俄歇电子
如果原子内层电子能级跃迁过程所释放的能量，仍大于包括空位层在 内的邻近或较外层的电子临界电离激发能，则有可能引起原子再一次电离， 发射具有特征能量的俄歇电子。
特征X射线 特征X射线是原子的内层电子受到激发之后，在能级 跃迁过程中直接释放的具有特征能量和波长的一种电磁波辐射。
作用体积 电子束不仅仅与样品表层原子发生作用，它实际上与一定厚度范围
扫描电镜分析优秀PPT
(a)×5000
(b)×5000
(c)×5000
(d)×5000
烧结温度为850℃，四种调湿材料的电镜图：（a） 样品1（b）样品2 (c）样品3（d）样品4
左图(a)、(b)、(c)、(d) 分别代表样品1(硅藻土)， 样品2(90%硅藻土，10%粉煤 灰)，样品3(98%硅藻土，2% 过硼酸钠)，样品4(90%硅藻 土，8%粉煤灰，2%过硼酸钠) 的电镜图。
9
图5c.膨胀石
膨胀石墨折断后对它的内部截面进行扫描电镜观察,可以
发现其内表面上存在.大量厚度在50～80 nm的薄片,如图5c所
示。
图5d为充分粉碎后的膨胀石墨粉末的SEM图。所有的薄片
厚度均在100 nm以下,一般分布在30～80 nm.说明,膨胀石墨
扫描电镜的应用
组员：张海媛 邓青沂 褚鹏
1
简介
扫描电子显微镜是一种用途广泛的多功能仪器，具有很 多优越的性能，重要特点是景深大，图像富立体感，具有 三维形态。它可以进行三维形貌的观察和分析，当然，还 可以进行微区的成分分析等其他方面的应用。
2
一 纳米材料形貌的观察分析
图 1 是铝合金表面经 4.0 mol/L盐酸溶液刻蚀 12 min 后的扫描电镜 照片。从图 1(a)放大 3000 倍的扫描电镜照片中可见，刻蚀后的铝合金 表面上均匀地形成了许多凹坑状结构。图 1(b)为放大 5000 倍的照片， 从图中可以清楚地看到这些由长方体状的凸台和凹坑构成的深浅相间 的结构，这些凸台与凹坑之间相互连通,在表面上形成了一个“迷宫” 结构。
6
图3. 扫描电镜10000倍率下的陶瓷膜层表面形貌
从图3可明显看出,在孔洞四周是蜂窝状的膜层。这是 由热影响区造成的,热影响区中的能量会影响烧结后陶瓷膜 层的形貌,图中的细小浅色颗粒是在烧结过程中由于烧结能 量极高,在瞬间烧结时发生溅射,溅射后经过烧结形成的产 物。
现代材料分析方法扫描电子显微镜PPT课件
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二、放大倍数及有效放大倍数
• 扫描电镜的放大倍数M取决于显象管荧光屏尺寸S2 和入射束在试样表面扫描距离S1之比，即：
M＝S2／S1
由于荧光屏尺寸S2是固定的，因此其放大倍数的变 化是通过改变电子束在试样表面扫描距离S1来实现 的。一般放大倍数在20～20万倍之间，且连续可调。
俄歇电子1 nm (0.5-2 nm)
二次电子5-50 nm
背散射电子50-500 nm
X射线0.1-1μm
• 上述信息，可以采用不同的检测仪器，将其转变为放大的电信号，并在显象管荧 光屏上或X－Y记录仪上显示出来，这就是扫描电镜的功能。
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第二节 扫描电镜结构和原理
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二、二次电子
• 二次电子是被入射电子轰击出来的核外电子，它来自于样品表面100Å左右(50~500Å)区域，能量为0～ 50eV，二次电子产额随原子序数的变化不明显，主要决定于表面形貌，因此能非常有效地显示样品的表面 形貌。
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4 样品室
• 样品室中最主要部件之一是样品台，它应该能够容纳大的试样（>100mm），还要能进行三维空间的移动、 倾斜（90－100度）和转动（360度），活动范围很大，又要精度高、振动小。样品台的运动可以用手动操 作，也可用计算机控制，目前样品台在三维空间的移动精度已达到1微米。
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0.5~10 300~1000 300~1000 100~1000
5~10
发射深度(nm) 5~50
电镜结构PPT课件
电镜结构
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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
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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。
第5篇19电镜(透射电镜和扫描电镜)PPT课件
2021
49
Morphology
(a)
(b)
SEM (a) and TEM (b) microphotographs of MWCNT.
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1．材料表面形态（组织）观察
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51
2．断口形貌观察
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52
2．断口形貌观察
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3．磨损表面形貌观察
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54
4．纳米结构材料形态观察
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6
物镜(M0)用来获得被检物的一次放大像和衍射谱，它 决定显微镜的分辨率，是电镜的心脏．中间镜(Mi)是 个可变倍率的弱透镜，它的作用是把物镜形成一次中
间像或衍射谱射到投影镜的物面上．投影镜(Mp)把中 间镜形成的二次像及衍射谱放大到荧光屏上，一般具
有2—3个聚光镜和4—6个物镜加投影镜。
球晶的偏光显微镜照片
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38
观察非晶聚合物的形态
2021
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电镜在聚合物研究中的应用
观察聚合物的聚集态结构 研究聚合物的多相共混体系 在聚合物纳米复合材料研究中的应用
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40
研究聚合物的多相共混体系 研究聚合物共混体系中的相行为与分散 研究聚合物共混体系中的断裂机理
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研究聚合物共混体系中的相行为与分散
100/0
95/5
(a)
(b)
1 m
SEM images for PHBV/PBAT blends: (a) 100/0, (b)
95/5,(c) 90/10, and (d) 80/20.
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研究聚合物共混体系中的相行为与分散
现代分析测试技术显微技术SEMTEMAF课件
它是被入射电子轰击出来的样品核外电子，又称为次级电子。 二次电子的能量比较低，一般小于50eV；背散射电子的能量比较
高，其约等于入射电子能量 E0。
吸收电子 被吸收电子是随着与样品中原子核或核外电子发生非弹性散射次
数的增多，其能量和活动能力不断降低以致最后被样品所吸收的入 射电子。 1
现代分析测试技术显微技术
现代分析测试技术显微技术
SEMTEMAF课件
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现代分析测试技术—显微技术
现代分析测试技术显微技术
SEMTEMAF课件
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现代分析测试技术—显微技术
2、扫描电子显微(SEM)
SEM的特点
1965年第一台商用SEM问世; SEM能弥补透射电镜样品制备要求; 景深大; 放大倍数连续调节范围大; 样品制备非常方便；
R:360degree 4.加速电压0.5kV to 30Kv束流1pA—1uA
JSM－7000F 场发射扫描电镜 1.分辨率：1.2nm(30kV)/3.0nm(1kV) 2.加速电压：0.5KV-30kV 3.放大倍数：10-500K 4.大束流高分辨5nA，WD10mm,15kV时分辨率3.0nm 5.束流强度：10-12到2X10-7A
可直接观察大块试样； 材料断口和显微组织三维形态； 表面形貌分析； 配置各种附件，做表面成份分析。成及 表
现代分析测试技术显微技术
SEMTEMAF课件
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现代分析测试技术—显微技术
SEM的成像原理
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，用电子束在样品表面逐点
现代分析测试技术显微技术
SEMTEMAF课件
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现代分析测试技术—显微技术
高，其约等于入射电子能量 E0。
吸收电子 被吸收电子是随着与样品中原子核或核外电子发生非弹性散射次
数的增多，其能量和活动能力不断降低以致最后被样品所吸收的入 射电子。 1
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2、扫描电子显微(SEM)
SEM的特点
1965年第一台商用SEM问世; SEM能弥补透射电镜样品制备要求; 景深大; 放大倍数连续调节范围大; 样品制备非常方便；
R:360degree 4.加速电压0.5kV to 30Kv束流1pA—1uA
JSM－7000F 场发射扫描电镜 1.分辨率：1.2nm(30kV)/3.0nm(1kV) 2.加速电压：0.5KV-30kV 3.放大倍数：10-500K 4.大束流高分辨5nA，WD10mm,15kV时分辨率3.0nm 5.束流强度：10-12到2X10-7A
可直接观察大块试样； 材料断口和显微组织三维形态； 表面形貌分析； 配置各种附件，做表面成份分析。成及 表
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SEM的成像原理
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，用电子束在样品表面逐点
现代分析测试技术显微技术
SEMTEMAF课件
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现代分析测试技术—显微技术
现代仪器分析SEMEDS.完整资料PPT
SE Detector (Upper)
Primary beam
SE DetectorPrimary beam Lens
SE Detector (Lower)
Specimen
２)Snokel type
Lens
Specimen
３)In-lens type
12
探测器的结构
Primary Electron Beam
0.5 1.0
10
30
Acc.(kV)
加速电压与分辨率（理论）
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Vacc : 15kV Vacc : 1.0kV
对比度
对比度、放大 率、聚焦联合 调试最终获得 想要的图像
29
扫描电镜的局限性
1. 样品必须干净、干燥。 2. 样品必须有导电性。 3. 常规则信号探头使用光
电倍增管放大原始成像 信号，它对光、热非常 敏感，因此不能观察发 光或高温样品。
实➢ 3际 ） 在样深 的品凹中 槽 底二 部 尽次 管 能电产子 生 较的 多 二激 次 电发子过 ， 但程 其 不示 易 被意收图 集 到 ，
，表面形貌要因比 此相上应面 衬度衬 也较度暗的 。 情况复杂得多， 度的原理是➢相 实 际同 样 品的中。 二 次 电 子 的 激 发 过 程 示 意 图
最好的光学显微 镜可以达到1500 倍的放大倍数
光源：390~760nm 分辨率：0.5波长
波长更短的光源
3
发展历史
显微镜 光源
波长更短的光源
改变方向、发生 折射和聚焦成象
4
电
波长：<1nm
子
分辨率：0.5波长
波
聚焦：电磁线圈
发展历史
• 电子显微镜
仪器分析SEM,TEM【优质PPT】
• 1 透射电镜简介 • 2 透射电镜结构组成 • 3 透射电镜主要性能参数 • 4 透射电镜样品的制备技术 • 5 透射电镜在高聚物研究中的应用
1.透射电镜简介
TEM概念 透射电子显微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、高放大倍数的电子 光学仪器。 四部分：电子光学系统、电源系统、
3. 扫描电镜结构原理
扫描电镜 由电子光学系统，扫描系统,信号收集处理、图像显示和
记录系统，真空系统，电源系统五部分组成
• (1)电子光学系统（镜筒）
由电子枪、聚光镜、物镜和样品室 等部件组成。
• 扫描电镜一般有三个聚光镜： –前两个透镜是强透镜，用来缩小电子束光斑尺寸。
• 第三个聚光镜是弱透镜，具有较长的焦距，在该透镜下方 放置样品可避免磁场对电子轨迹的干扰。
q因此，吸收电子像的衬度是与背散射电子和二次 电子像的衬度互补的。背散射电子图像上的亮区 在相应的吸收电子图像上必定是暗区。
二、吸收电子成像
背散射电子像，黑色团状物为石墨 吸收电子像，白色团状物为石墨
铁素体基体球墨铸铁拉伸断口的背散射电子像和吸收电子像
透射电子显微镜（TEM）
Transmission Electron Microscope
二、二次电子
•二次电子是指在入射电子束作用下被轰 击出来并离开样品表面的样品的核外层 电子。 •二次电子的能量较低，一般都不超过50 ev。二次电子一般都是在表层5-10 nm深 度范围内发射出来的，它对样品的表面 形貌十分敏感，因此，能非常有效地显 示样品的表面形貌。 •不能进行微区成分分析
三、吸收电子
阴极发光
X射线
一、背散射电子
•背散射电子是被固体样品中的原子反弹 回来的一部分入射电子。 •弹性背散射电于是指被样品中原子核反 弹回来的，散射角大于90度的那些入射 电子，其能量没有损失。 •非弹性背散射电子是入射电子和样品核 外电子撞击后产生的非弹性散射，不仅 方向改变，能量也不同程度的损失。如 果逸出样品表面，就形成非弹性背散射 电子。 •可进行微区成分定性分析
1.透射电镜简介
TEM概念 透射电子显微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、高放大倍数的电子 光学仪器。 四部分：电子光学系统、电源系统、
3. 扫描电镜结构原理
扫描电镜 由电子光学系统，扫描系统,信号收集处理、图像显示和
记录系统，真空系统，电源系统五部分组成
• (1)电子光学系统（镜筒）
由电子枪、聚光镜、物镜和样品室 等部件组成。
• 扫描电镜一般有三个聚光镜： –前两个透镜是强透镜，用来缩小电子束光斑尺寸。
• 第三个聚光镜是弱透镜，具有较长的焦距，在该透镜下方 放置样品可避免磁场对电子轨迹的干扰。
q因此，吸收电子像的衬度是与背散射电子和二次 电子像的衬度互补的。背散射电子图像上的亮区 在相应的吸收电子图像上必定是暗区。
二、吸收电子成像
背散射电子像，黑色团状物为石墨 吸收电子像，白色团状物为石墨
铁素体基体球墨铸铁拉伸断口的背散射电子像和吸收电子像
透射电子显微镜（TEM）
Transmission Electron Microscope
二、二次电子
•二次电子是指在入射电子束作用下被轰 击出来并离开样品表面的样品的核外层 电子。 •二次电子的能量较低，一般都不超过50 ev。二次电子一般都是在表层5-10 nm深 度范围内发射出来的，它对样品的表面 形貌十分敏感，因此，能非常有效地显 示样品的表面形貌。 •不能进行微区成分分析
三、吸收电子
阴极发光
X射线
一、背散射电子
•背散射电子是被固体样品中的原子反弹 回来的一部分入射电子。 •弹性背散射电于是指被样品中原子核反 弹回来的，散射角大于90度的那些入射 电子，其能量没有损失。 •非弹性背散射电子是入射电子和样品核 外电子撞击后产生的非弹性散射，不仅 方向改变，能量也不同程度的损失。如 果逸出样品表面，就形成非弹性背散射 电子。 •可进行微区成分定性分析
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➢ 透射电子显微镜是以波长很短的电子束做照明源，用
电磁透镜聚焦成像的一种具有高分辨本领，高放大倍数的 电子光学仪器。
➢ 以高能电子（50-200keV）穿透样品，根据样品不同位
置的电子透过强度不同或电子透过晶体样品的衍射方向不 同，经过后面的电磁透镜放大后，在荧光屏上显示出图象.
➢ 同时可提供物理分析和化学分析所需功能。特别是选
电子射线---在不同电位区域的交界处产生 透镜: 电子可以凭借轴对称的非均匀电场和磁场
力使其会聚 由静电场制成的透镜—静电透镜 由磁场制成的透镜—磁透镜
光源 聚光镜
试样 物镜
电子 聚光镜
试样 物镜
中间象 目镜
中间象 投影镜
毛玻璃 照相底板
观察屏 照相底板
光学显微镜和透射电镜光路图比较
透射电子显微镜
影到荧光屏上。
• 通过调整中间镜的透镜电流，使中间镜的物平面与
物镜的背焦面重合，可在荧光屏上得到衍射花样。
• 若使中间镜的物平面与物镜的像平面重合则得到显
微像。 透射电镜分辨率的高低主要取决于物镜
近代高性能电镜一般都设有两个中间镜，两 个投影镜。三级放大成象和衍射成象
三次放大图像的总放大倍率为：
M总=M物M中M投
现代仪器分析电镜 (ppt)
（优选）现代仪器分析电镜
运动着的微粒具有波长:
λ=h/mv h: plank常数 v: 微粒的运动速度
显然，v越大， λ 越小 电子的速度与其加速电压（E伏特）有关
v=(2eE/m)1/2
在高电压下,即高电子速度下,只要能提供质量足够好的透镜 系统,就可获得短波长辐射源
电镜性能指标
1 分辨本领 指显微镜能清楚分辨物体最小细节的能力,以 清楚分辨两点间距离表示
人眼0.1~0.2mm, 光学显微镜0.1~0.2μ, SEM 3~10nm, TEM 2~7 埃 2 景深 指在样品深度方向观察的深度. SEM景深最大.与 放大倍数有关,倍数越大,景深越小 3 放大倍数 象与物大小之比 SEM放大倍数 =显示荧光屏边长/电子束扫描样品的宽度 4 衬度 亮与暗的差别,也称反差
日本日立公司H－700电子显微 镜 ， 配 有 双 倾 台 ， 并 带 有 7010 扫描附件和EDAX9100能谱。该 仪器 不但适合于医学、化学、微生物 等方面的研究，由于加速电压高， 更适合于金属材料、矿物及高分 子材料的观察与结构分析，
并●能配分合辨能率谱：进行0微.34区nm成份分析。 ● 加速电压：75KV-200KV ● 放大倍数：25万倍 ● 能 谱 仪： EDAX－9100
例 100kv λ=0.0037nm (可见光波长的十万分之一) 意味着有可能比光学显微镜提高10万倍分辨率
电子显微镜: 以电子波(高速运动电子)为光源的 显微镜
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。
JEM-2010透射电镜
加速电压200KV LaB6灯丝 点分辨率 1.94Å
EM420透射电子显微镜
加速电压:20KV 、 40KV 60KV、
80KV、100KV、120KV 晶格分辨率 2.04Å 点分辨率 3.4Å
电子光学基本知识
光学显微镜和电子显微镜都属于光学放大仪器, 基本 功能相同, 成像过程也很相似. 折射: 光---在两相交界处发生
Transmission Electron Microscopy
透射电子显接观察原子结构的仪器。 尽管比光学显微镜复杂得多，但在原理上基本模 拟了它的光路设计，简单化地可将其看成放大倍 率高得多的成像仪器。一般光学显微镜放大倍数 在数十倍到数百倍，特殊可到数千倍。而透射电 镜的放大倍数在数千倍至一百万倍之间，有些甚 至可达数百万倍或千万倍。
根据这些装置的功能不同又可将电子光学部分分 为照明系统、样品室、成像系统及图像观察和记录 系统。
(1)照明系统 照明系统由电子枪和聚光镜组成
作用：是为成像系统提供 一束亮度高、相干性好的 照明光源。
①电子枪:它由阴极、栅极和阳极构成。 在真空中通电 加热后使从阴极发射的电子获得较高的动能形成定向 高速电子流。 ②聚光镜:聚光镜的作用是会聚从电子枪发射出来的电 子束，控制照明孔径角、电流密度和光斑尺寸。
(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
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。
3．供电控制系统 加速电压和透镜磁电流不稳定将会产生严重的色差
及降低电镜的分辨本领，所以加速电压和透镜电流的 稳定度是衡量电镜性能好坏的一个重要标准
照明系统提供了一束相干性很好的照明电子束，这些电 子穿越样品后便携带样品的结构信息，沿各自不同的方向 传播(比如，当存在满足布拉格方程的晶面组时，可能在与 入射束交成2θ角的方向上产生衍射束)．物镜将来自样品不 同部位、传播方向相同的电子在其背焦面上会聚为一个斑 点，沿不同方向传播的电子相应地形成不同的斑点，其中 散射角为零的直射束被会聚于物镜的焦点，形成中心斑 点．这样，在物镜的背焦面上便形成了衍射花样．而在物 镜的像平面上，这些电子束重新组合相干成像．通过调整 中间镜的透镜电流，使中间镜的物平面与物镜的背焦面重 合，可在荧光屏上得到衍射花样;若使中间镜的物平面与物 镜的像平面重合则得到显微像．通过两个中间镜相互配合， 可实现在较大范围内调整相机长度和放大倍数。
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
透射电镜一般是由电子光学部分、真空系统和供电 系统三大部分组成。
1．电子光学部分 整个电子光学部分完全置于镜筒之内，自上而
下顺序排列着电子枪、聚光镜、样品室、 物镜、中 间镜、投影镜、观察室、荧光屏、照相机构等装置
(2)样品室 样品室中有样品杆、样品杯及样品台。其位于照 明部分和物镜之间，它的主要作用是通过试样台 承载试样，移动试样。
(3)成像系统一般由物镜、中间镜和投影镜组成。 物镜的分辨本领决定了电镜的分辨本领，中间镜 和投影镜的作用是将来自物镜的图像进一步放大。
由物镜、中间镜(1~2个)和投影镜(1~2个)组成 成像系统的两个基本操作是将衍射花样或图像投