电子显微分析技术 付大友
分析电子显微学导论
绪 论
实验技术的进步
成像与变倍 场像，弱束暗场像） 衍射（包括微/纳米衍射） 成像 像 选区电子衍射 衍衬成像（明场像，中心暗 会聚束电子 高分辨成像（相位衬度）
X射线能谱和电子能量损失谱成分分析和 负球差系数成
高分辨原子序数衬度（Z衬度）成像 全息成像等。
绪 论
样品制备的发展
生物薄膜样品的制备 金属块体的复型技术 块体金属样品制成薄膜方法（窗口法、博尔曼法、双喷电解抛光法）
绪 论
分析电子显微镜（AEM：analytical electron microscope)就 是具有成分分析功能的透射电子显微镜（TEM：transmission electron microscope)。它是一种以高能电子束为照明源，通过 电磁透镜将穿透样品的电子（即透射电子）聚焦成像的电子光 学仪器。我们将从以下三个方面（仪器、技术和样品制备）粗 略了解分析电子显微学的发展过程。
绪 论
仪器的发展
1924年，德布罗意（ de Broglie）提出电子具有波动性； 1926年，布什（Busch）发现旋转对称非均匀磁场可作为电磁透镜； 1931年，Rudenberg 提出电子显微镜的概念并提出专利申请； 1933年，克诺尔（Knoll）和卢斯卡（Ruska）制造出第一台电子显微镜； 1936年，Boersch证明了电子束经过电磁透镜聚焦后在后（背）焦面上形成 衍射花样； 1939年，西门子公司生产出第一批商品透射电子显微镜； 1944年，Le Poole在电子显微镜中加入衍射透镜（即中间镜）和选区光阑后 实现选区电子衍射； 20世纪50年代，Ruska在商业电子显微镜中实现选区电子衍射； 20世纪60年代，会聚束电子衍射实现；
Introduction to Analytical Electron Microscopy
电子显微分析
（3）电子光学可仿照几何光学把电子运动轨迹看成射线，并由此引入一 系列的集合光学参数来表征电子透镜对于电子射线的聚焦成像作用。
但应注意电镜中的电子光学：
（1）是真空中的静场，即电、磁场与时间无关，且处于真空中。
（2）入射的电子束轨迹必须满足离轴条件：
|
r
|2
0
(1)
dr
2
1
(2)
dz
• 旋转对称的 磁场对电子束有聚焦作用，能使电子束聚焦成像。产生这 种旋转对称非均匀磁场的线圈装置就是磁透镜。
• 目前电子显微镜中使用的是极靴磁透镜，它是在短线圈、包壳磁透镜的 基础上发展而成的。
• 磁透镜的作用使入射电子束聚焦成像。几种磁透镜的作用示意图如下：
• 磁透镜与静电透镜的比较：
磁透镜与静电透镜都可以作会聚透镜，但现代所有的透射电镜除电子光源外都 用磁透镜做会聚镜，主要因为：一是磁透镜的焦距可以做得很短，获得高 的放大倍数和较小的球差；二是静电透镜要求过高的电压，使仪器的绝缘 问题难以解决。
1. 电子在静电场中的运动
电子在静电场中受到电场力的作用将产生加速度。初速度为0的自由电 子从零电位到达V电位时，电子的运动速度v为：
v 2eV
(10)
m
即加速电压的大小决定了电子运动的速度。当电子的初速度不为零、
运动方向与电场力方向不一致时，电场力不仅改变电子运动的能量，
而且也改变电子的运动方向。如图1
近一、二十年，出现了联合透射、扫描，并带有分析附件的分析电镜。 电镜控制的计算机化和制样设备的日趋完善，使电镜成为一种既观察 图象又测结构，既有显微图象又有各种谱线分析的多功能综合性分析 仪器。
80年代后，又研制出了扫描隧道电镜和原子力显微镜等新 型的电子显微镜。 我国自1958年试制成功第一台电镜以来，电镜的设计、制 造和应用曾有相当规模的发展。主要产地有北京和上海。 但因某些方面的原因，国产电镜逐渐被进口电镜取代。
元素分析与扫描电子显微术分析技术
元素分析与扫描电子显微术分析技术是现代科学研究中的重要方法。
这两种技术在意见判断各种材料的元素成分、结构特征以及反应机理方面起着不可或缺的作用。
一、元素分析元素分析是指对不同材料的组成成分，特别是元素及其含量进行分析的方法与技术。
各种材料在本质上都是由原子和分子组成的，而这些原子和分子本身也具有不同的性质和特点。
因此，对材料中不同元素的含量和其他相关信息进行分析，可以帮助科学家们更好地研究材料的结构和性质。
目前，常用的元素分析方法主要包括人工分析法、物理学方法以及化学方法。
其中，物理学方法包括原子吸收分光光度法、电感耦合等离子体发射光谱法、x射线荧光光谱法，化学方法包括火焰光度法、甲醛化等。
每种方法都有其独特的优势和局限性，可以根据具体的分析需求和实验条件选择合适的方法。
二、扫描电子显微术分析技术扫描电子显微术(SEM)是一种最为常用的表征材料结构和表面性质的方法之一。
它通过使用电子束扫描样品表面，通过反弹回来的电子来获取样品表面的形貌、组成成分及其他特征。
同时，SEMS还可以进行形貌、结构和成分等多种量化和定性分析，具有广泛的应用领域。
在分析过程中，SEM会先将电子束通过物镜池和电磁透镜系统进行聚焦，然后将被映射到样品表面上，通过映射角度和电子反冲的情况来获取样品表面的形貌和成分分布信息。
目前，常用的SEM 成像分析方法包括简单的成像、高清成像、线扫描等。
SEM技术的发展还带来了更为先进的技术，如低温SEM、高分子SEM、同步辐射SEM、显微X衍射仪及SEMs的局部电化学测量等。
这些新的技术不仅提高了SEM的分析能力，同时也扩展了其使用范围和应用领域。
三、总结在现代科学研究中，元素分析和扫描电子显微术分析技术凭借其高精度、可靠性和成本效益等优势，对松散有机和无机材料的研究作出了重要的贡献。
虽然这两种技术在各自的应用范围内存在一定的局限性，但是它们的不断发展和创新，使它们继续推动着现代科学研究的进步。
电子显微分析技术付大友
07
总结与展望
研究成果总结回顾
显微分析技术突破
成功研发出高分辨率、高灵敏度的电子显微镜，实现了对 微观世界更深入的观测和分析。
材料科学研究应用
运用电子显微分析技术，在材料科学领域取得了重要突破 ，如纳米材料、合金材料等微观结构和性能的研究。
生物医学领域创新
将电子显微技术应用于生物医学领域，实现了对细胞、病 毒等生物样本的高精度观测和分析，为疾病诊断和治疗提 供了有力支持。
有重要意义。
推动科技发展
随着科技的进步，对材料性能的要 求越来越高，需要更加精细的分析 手段来指导新材料的研发和应用。
应对社会挑战
在环境、能源、医疗等领域，电子 显微分析技术能够提供关键的信息 和解决方案，以应对社会面临的挑 战。
报告范围
电子显微技术概述
分析方法与技术
简要介绍电子显微镜的原理、分类以及发 展历程。
应用领域
广泛应用于材料科学、生物学、医学等领域，可观察纳米级别的细节，如晶体 结构、位错、原子排列等。
扫描电子显微分析
原理
利用聚焦电子束在样品表面扫描，通过检测样品发射的次级电子或反射电子来获 取样品表面的形貌和成分信息。
应用领域
主要用于表面形貌观察、成分分析和微区化学分析，如断口分析、相分析、元素 分布等。
生物大分子结构研究
电子显微镜可用于解析生物大分子（如蛋白质、 DNA等）的结构，揭示其在生命活动中的作用。
3
医学诊断和疾病研究
电子显微镜在医学领域的应用包括病理诊断、药 物研发和疾病机制研究等，为医学科学的发展做 出了重要贡献。
环境科学研究领域应用
大气颗粒物分析
土壤和沉积物分析
电子显微镜可用于分析大气颗粒物的 形貌、化学组成和来源，为大气污染 研究和治理提供依据。
显微学中的电子显微技术研究
显微学中的电子显微技术研究随着现代科技的不断发展和进步，研究人员对显微学领域的电子显微技术的研究也日益深入。
电子显微技术是一种应用电子束、像差校正和成像处理等技术来对样品进行高分辨率成像和分析的方法。
它可以提供比传统光学显微镜更高的分辨率，可以让我们了解原子结构和成分分布等信息。
本文将从三个方面介绍电子显微技术在显微学中的应用。
一、透射电子显微技术透射电子显微技术是一种通过将电子束透射样品来成像的技术。
电子束从样品的一侧进入，并穿过样品到达另一侧，最后通过透射电子显微镜的探测器进行成像。
透射电子显微技术具有非常高的分辨率，常常可以显示出达到10纳米以下的细节。
透射电子显微技术在材料科学、纳米材料研究、肿瘤学等领域都有广泛的应用。
在材料科学中，透射电子显微技术可以用于显示纳米颗粒的内部结构和表面形貌。
这使得我们能够了解纳米材料的生长机制和性能，为设计和制造高性能材料提供了更多的信息和可能性。
在肿瘤学中，透射电子显微技术可以用于显示细胞的内部结构和化学成分，从而更好地理解肿瘤细胞的构成和行为。
二、扫描电子显微技术扫描电子显微技术是一种通过电子束扫描样品来成像的技术。
电子束从扫描电子显微镜的探测器中发出，并由样品反射或散射回来，然后形成图像。
扫描电子显微技术可以提供非常高的分辨率，可以显示出达到1纳米以下的细节。
扫描电子显微技术在材料科学、生物学、医学和纳米技术等领域都有广泛的应用。
在材料科学中，扫描电子显微技术可以用于显示材料表面的形貌、晶格和组织结构。
这可以让我们更好地理解材料的物理和化学特性，从而为材料设计和制造提供更多的信息和可能性。
在生物学和医学中，扫描电子显微技术可以用于显示细胞、组织和器官的形态、结构和组成。
这对于分析细胞和组织的特性和功能非常重要，可以为治疗和预防疾病提供更准确的信息。
在纳米技术中，扫描电子显微技术可以用于制造和检测纳米器件和结构。
这可以为纳米技术的研究和应用提供更准确的方法和手段。
《电子显微新技术》教学总结及体会
《电子显微新技术》教学总结及体会摘要：在现代科研和实践中，电子显微技术，包括电子显微镜和激光共聚焦显微镜及其相关领域的技术，在材料分析工作中得到越来越多的应用。
《电子显微新技术》以其独特的优势尤其在材料、机械、电子、化工等学科中得到了广泛的推广与应用。
我们针对该课程在授课过程中的情况，从教学内容以和教学方法及手段方面做了总结，并提出了心得体会。
关键词：电子显微；新技术；总结；体会中图分类号：G642.41文献标志码：文章编号：1674-9324（2017）13-0157-02收稿日期：2016-11-04基金项目：基于Pt-C 协同增强一维复合半导体光催化产氢的研究作者简介：张鹏（1987-），男（汉族），河南许昌人，博士，讲师，研究方向：功能纳米纤维材料。
电子显微镜在人类认识微观世界的过程中起着至关重要的作用，高分辨的电子显微镜能够将人眼睛的分辨能力从毫米级提高到亚原子级，大大提高了人们研究物质微观结构的能力[1]。
《电子显微新技术》是材料科学与工程专业研究生的选修专业课之一，主要阐述电子显微技术的基本原理和结构以及组织与性能之间的关系，并适当反映近年来国内外在这方面研究的新理论、新进展。
课程着重讲述新型扫描电子显微技术、透射电子显微技术和光电子能谱仪的基本原理和理论知识，使学生能够运用到材料研究和表征中，达到改善材料性能的目的，并初步掌握新型电子显微技术的使用规范和方法，为从事高性能功能材料的研究提供技术支撑。
由于授课对象为硕士研究生，他们在本科学习期间已经对电子显微技术有了一定的了解和接触，所以在这一课程的教课过程中，我们对这一课程的教学内容、教学方法及手段方面做了一定的调整和改善，以期达到预期教学效果。
鉴于此种情况，对《电子显微新技术》这一课程的教学过程做了总结，并涉及一些心得体会。
一、教学内容方面1.删繁就简、突出重点。
《电子显微新技术》这门课程的学时为32个学时，其中包括22个学时的课堂教学以及10个学时的实验学时，这就要求我们在设计教学时，明确每一课时的教学目标，有一个清晰的教学思路，不在一些不重要的繁枝细节上浪费时间，一切以达成教学目标为主。
电子显微分析技术付大友
扫描探针显微镜的特点
1. 分辨率高
HM：高分辨光学显微镜；PCM：相反差显微镜；(S)TEM：（扫描）透射电子显微镜；FIM：场离子显微镜；REM：反射电子显微镜
1. 分辨率高
HM：高分辨光学显微镜；PCM：相反差显微镜；(S)TEM：（扫描）透射电子显微镜；FIM：场离子显微镜；REM：反射电子显微镜
横向分辨率可达0.1nm 纵向分辨率可达0.01nm
2、可实时地空得到实时间中表面的三维图像，可用于具有周期性或不具备周期性的表面结构研究。 应用：可用于表面扩散等动态过程的研究。
3、可以观察单个原子层的局部表面结构，而不是体相或整个表面的平均性质。 应用：可直接观察到表面缺陷、表面重构、表面吸附体的形态和位置，以及由吸附体引起的表面重构等。
3、放大倍数
光学显微镜的放大倍数 =
光学显微镜的放大倍数为2000；
电子显微镜的放大倍数：
可达10 6 ~107数量级。
样品制备
TEM样品可分为间接样品和直接样品。 要求： 供TEM分析的样品必须能够让电子束透过，通常样品观察区域的厚度以控制在100~200nm以内。 所制得的样品还必须具有代表性以真实反映所分析材料的某些特征。因此，样品制备时不可影响这些特征，如已产生影响则必须知道影响的方式和程度。
上世纪30年代后，采用电子束作为光源的电子显微镜(简称“电镜”）的发明将分辨本领提高到纳米量级，同时也将显微镜的功能由单一的形貌观察扩展到集形貌观察、晶体结构、成分分析等于一体。人类认识微观世界的能力从此有了长足的发展。
1932年鲁斯卡发明创制了第一台透射电子显微镜实验装置(TEM)。 相继问世了扫描透射电子显微镜(STEM)、扫描电子丛微镜(SEM)以及上述产品与X射线分析系统(EDS、WDS)的结合，即各种不同类型分析型电子显微镜。 1986年，宾尼格和罗雷尔先后研制成功扫描隧道电子显微镜(STM)和原于力电子显微镜(AFM)，使人类的视野得到进一步的扩展。
在微乳液中5—Br—PADAP光度法测食品中铜
在微乳液中5—Br—PADAP光度法测食品中铜
刘兆霖;陈余君;付大友
【期刊名称】《中国卫生检验杂志》
【年(卷),期】2001(11)4
【摘要】在pH2 .5柠檬酸—磷酸氢二钠缓冲介质 ,微乳液中 ,2 -〔5 -溴 - (2 -吡啶偶氮 )〕 - 5 -二乙氨基苯酚 (5 -Br -PADAP)与Cu(Ⅱ )生成稳定配合物 ,最大吸收波长为5 5 5nm ,Cu(Ⅱ )的线性范围为 (0 .2 5～2 5 ) μg/2 5ml,摩尔吸光系数为6 .4× 10 4 L/mol·cm ,最低检测浓度0 .0 1μg/ml。
用于食品中铜的测定 ,结果准确可靠。
不同样品加标回收率 89.5 %～ 10 4% ,RSD为 0 .6 0 %～ 1.2 %【总页数】3页(P391-393)
【关键词】微乳液;5-二乙氨基苯酚2-[5-溴-(2-吡啶偶氮)];分光光度法;铜;食品【作者】刘兆霖;陈余君;付大友
【作者单位】自贡市卫生防疫站;自贡鸿鹤化工股份公司;四川轻化工学院
【正文语种】中文
【中图分类】R155.5
【相关文献】
1.微乳液介质-5-Br-PADAP光度法测定原油中的锌 [J], 吴丽香;盖杨
2.微乳液介质-5-Br-PADAP分光光度法测定原油及润滑油中钴 [J], 吴丽香;周鸿刚
3.微乳液介质5-Br-PADAP分光光度法测定钢样中的锰(Ⅱ) [J], 吴丽香;赵男
4.微乳液-5-Br-PADAP分光光度法测定蜂花粉中铜含量 [J], 阮尚全;黎丽;汪建红
5.微乳液介质-5-Br-PADAP显色体系光度法测定渣油中的锌（Ⅱ） [J], 邓秀琴;吴丽香
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电子显微学技术及其应用
电子显微学技术及其应用随着科技的不断进步，显微镜已经成为了一种非常重要的工具，广泛应用于生物学、物理学、化学等各个领域中。
电子显微学技术就是其中的一种，在过去几十年中，随着技术的不断成熟，电子显微学技术已经得到了广泛的应用，特别是在纳米科技、纳米材料研究等领域中。
一、什么是电子显微学技术电子显微学技术是一种通过电子束来观察物体的技术，相对于光学显微镜，它具有更高的分辨率和更大的深度。
电子显微镜可以将电子束聚焦到非常小的尺寸范围内，比光学显微镜的分辨率高至少100倍。
这使得电子显微镜能够观察到非常微小的结构和面积，看到更细微的细节。
与光学显微镜不同的是，电子显微镜不使用光，而是使用电子束。
电子束与光束相比，具有更短的波长，这使得电子显微镜能够观察到更细微的结构。
电子显微镜使用的电子束来自于一个电子枪，电子枪会发射出高速电子，通过透镜聚焦在样品上。
样品与电子束相互作用，形成出一张电子显微镜图像。
电子显微学技术具有极高的分辨率，因此被广泛应用于纳米技术、材料科学、生物学等领域。
在这些领域中，需要观察非常微小的结构和细节，这就要求使用电子显微学技术。
二、电子显微学技术在纳米技术中的应用纳米技术是一种在非常小的尺寸范围内进行制造、操作和观察的技术。
在这个尺寸范围内，许多物性都发生了变化，这给物质的制造和应用带来了新的挑战和机遇。
电子显微学技术在纳米技术中的应用非常广泛，可以用来观察纳米级别的结构和材料。
电子显微学技术可以应用于纳米材料的制备和观察。
在纳米材料制备中，电子显微学可以用来观察不同阶段的纳米颗粒的形态和结构；在纳米材料应用中，电子显微学可以用来观察纳米材料的性质和表现。
例如，在纳米药物技术中，药物被封装在纳米颗粒中，从而可以更好地治疗疾病。
电子显微学技术可以用来观察这些纳米颗粒的结构和组成，以及它们与细胞的相互作用。
三、电子显微学技术在材料科学中的应用材料科学是一个广泛的领域，涉及材料的制备、特性、应用等方面。
电子显微镜技术在生物医药研究中的应用
电子显微镜技术在生物医药研究中的应用电子显微镜是一种高分辨率的显微镜，具有高度的放大率和清晰度，最广泛的应用是在材料科学和纳米技术领域。
但是，它在生物医药研究中的应用也是不容忽视的。
为了更好地理解电子显微镜在生物医药领域中的应用，本文将重点介绍电子显微镜的技术特点和在生物医药领域中的应用。
一、电子显微镜技术特点电子显微镜主要由两部分组成：电子枪和电子透镜。
电子枪发射的电子束经过聚焦、扫描和记录后，在电子显微镜的屏幕上形成高分辨率和高放大率的图像。
电子显微镜具有以下特点：1. 高分辨率电子显微镜的分辨率比光学显微镜高得多。
其分辨率取决于电子束的波长，而电子束的波长比可见光小得多。
因此，电子显微镜可以观察到细胞和器官的超微结构，如细胞核、线粒体、内质网、高尔基体等，以及细菌、病毒等微生物的形态结构。
2. 高放大率电子显微镜的放大率比光学显微镜高得多。
光学显微镜的最高放大率只能达到约1000倍，而电子显微镜的最高放大率可达到100万倍以上。
因此，电子显微镜可以研究细胞和微生物的微观结构，探究其生理和病理过程。
3. 高对比度电子显微镜可通过电子束的散射和吸收来增强对比度。
由于许多组织和细胞的成分不同，其对电子束的散射和吸收也有所差异。
因此，电子显微镜可以观察到显著的对比度，有助于探究生物细胞和微生物的结构和功能。
二、电子显微镜在生物医药研究中的应用电子显微镜技术在生物医药研究中有广泛的应用，以下是其中的几个例子。
1. 病原体的形态结构和致病机制研究电子显微镜可以揭示各种病原体的结构和形态，为研究其致病机制提供帮助。
通过电子显微镜的高分辨率和高放大率，可以观察到细菌、病毒、真菌等微生物的超微结构，了解它们的形态、大小、数量、分布以及与宿主细胞的相互作用。
这对研究它们的病理过程、发病机制和防治措施都有重要作用。
例如，研究人类免疫缺陷病毒（HIV）的形态结构，可以帮助我们了解该病毒的感染和治疗方式。
通过电子显微镜，可以观察到HIV的粒子大小、形态和结构，进一步了解其致病机制和生物学特性。
电子显微分析技术
本部分的主要目的： 介绍透射电镜分析、扫描电镜分析、表面成 分分析及相关技术的基本原理，了解透射电 镜样品制备和分析的基本操作和步骤，掌握 扫描电镜在材料研究中的应用技术。在介绍 基本原理的基础上，侧重分析技术的应用！ 讲课18学时，实验：4学时，考试2学时。
电子显微分析技术
主要要电光源成像时形成的Airy斑
(a)Airy斑； (b)两个Airy斑靠近到刚好能分开的临界距 离是电强子度显微的分叠析技加术
透镜分辨率
❖ 通常把两个Airy斑中心间距等于Airy斑半径时，物平面
上相应的两个物点间距（Δr0）定义为透镜能分辨的最小 间距，即透镜分辨率（也称分辨本领）。由式1-1得：
电子显微分析技术
1.1 引言
眼睛是人类认识客观世界的第一架“光学仪器”。但 它的能力是有限的，如果两个细小物体间的距离小于 0.1mm时，眼睛就无法把它们分开。
光学显微镜的发明为人类认识微观世界提供了重要 的工具。随着科学技术的发展，光学显微镜因其有限 的分辨本领而难以满足许多微观分析的需求。
上世纪30年代后，电子显微镜的发明将分辨本领提 高到纳米量级，同时也将显微镜的功能由单一的形貌 观察扩展到集形貌观察、晶体结构、成分分析等于一 体。人类认识微观世界的能力从此有了长足的发展。
❖ 什么原因导致这样的结果呢？原来电磁透镜也和光学透 镜一样，除了衍射效应对分辨率的影响外，还有像差对 分辨率的影响。由于像差的存在，使得电磁透镜的分辨 率低于理论值。电磁透镜的像差包括球差、像散和色差。
电子显微分析技术
一、球差
❖ 球差是因为电磁透镜的中心区域磁场和边缘区域磁场对 入射电子束的折射能力不同而产生的。离开透镜主轴较 远的电子（远轴电子）比主轴附近的电子（近轴电子） 被折射程度大。
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现在 SEM都与能谱（ EDS ）组合，一般很少带 波谱仪（ WDS），可以进行成分分析。所以， SEM 也是显微结构分析的主要仪器，已广泛用于材料、冶 金、矿物、生物学等领域。
而当可见光波长为500nm时，? = 0.2 um
c、电子显微镜的分辨率： ? ? B Cs? ? ?
B—常数； Cs —球差系数；? —电子波长。
2、像衬度
? 像衬度是图像上不同区域间明暗程度的差别。
? 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：
? 振幅衬度 ? 相位衬度
质厚衬度 ：非晶样品衬度的主要来源 衍射衬度 ：晶体样品衬度的主要来源
? 成像原理与光学显微镜类似。
? 它们的根本不同点在于光学显微镜以可见光作照 明束，透射电子显微镜则以电子为照明束。在光 学显微镜中将可见光聚焦成像的是玻璃透镜，在 电子显微镜中相应的为磁透镜。
? 由于电子波长极短，同时与物质作用遵从布拉格 （Bragg）方程，产生衍射现象，使得透射电镜自 身在具有高的像分辨本领的同时兼有结构分析的 功能。
俄歇电子 如果入射电子把外层电子打进内层，原子被激发；为
释放能量而电离出次外层电子，叫俄歇电子。每种元素 都有自己的特征俄歇能谱，因此可以利用俄歇电子能谱 进行轻元素分析。
样品质量厚度越大，则透射系数越小，而吸收系数 越大；样品背散射系数和二次电子发射系数的和也 越大，但达一定值时保持定值。
透射电镜的仪器
仅仅取决于样品微区的成分、厚度、晶体结构 及位向等。
二次电子 入射电子射到试样上使表面物质发生电离，被激发的
电子离开试样表面而形成二次电子，又称为次级电子； 二次电子在电场的作用下呈曲线运动翻越障碍进入监测 器，因而试样表面凹凸的各种信息都能清晰成像。其强 度与试样表面的几何形状等有关， 二次电子的能量比较 低，一般小于 50eV 。
背散射电子 入射电子与试样作用，产生弹性散射或非弹性散射后
离开试样表面的电子；背散射电子基本上不受电场的作 用而呈直线运动进入监测器，其强度与试样表面形貌和 元素组成有关。 背散射电子的能量比较高，其约等于入
射电子能量 E0 。
特征X射线 原子的内层电子受到激发之后，外层电子填充到内层
上，多余的能量以辐射形式放出，产生特征 X射线。各 种元素都有自己的特征 X射线，可用来进行微区成分分 析。
电子显微技术
付大友
? 眼睛是人类认识客观世界的第一架“光学仪器”。但它的 能力是有限的，如果两个细小物体间的距离小于 0.1mm 时，眼睛就无法把它们分开。
? 光学显微镜的发明为人类认识微观世界提供了重要的工 具。随着科学技术的发展，光学显微镜因其有限的分辨本 领而难以满足许多微观分析的需求。
? 上世纪30年代后，采用电子束作为光源的电子显微镜(简 称“电镜”）的发明将分辨本领提高到纳米量级，同时也 将显微镜的功能由单一的形貌观察扩展到集形貌观察、晶 体结构、成分分析等于一体。人类认识微观世界的能力从 此有了长足的发展。
3、放大倍数
?（人眼）
光学显微镜的放大倍数 = ?（显微镜、仪器） 光学显微镜的放大倍数为2000；
电子显微镜的放大倍数： M 总 ? M 1 ?M 2 ? M n 可达10 6 ~107数量级。
样品制备
? TEM样品可分为间接样品和直接样品。
? 要求：
（1）供TEM分析的样品必须能够让电子束透过，通常 样品观察区域的厚度以控制在 100~200nm 以内。
? 透射电子显微镜 （简称透射电镜，TEM），根据其分 析目的不同可分为：
?
高分辨电镜 （HRTEM）
?
透射扫描电镜 （STEM）
?
分析型电镜 （AEM）等等。
? 入射电子束（照明束）也有两种主要形式：
? 平行束：透射电镜成像及衍射 ? 会聚束：扫描透射电镜成像、微分析及微衍射。
日立透射电镜仪器
透射电镜的工作原理
二、电子显微技术内容
◆ 透射电子显微镜 ◆ 扫描电子显微镜 ◆ 电子探针
2.1 透射电子显微镜
透射电子显微镜是利用电子的波动性来观察固 体材料内部的各种缺陷和直接观察原子结构的仪器。 在原理上模拟了光学显微镜的光路设计，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。
（2）所制得的样品还必须具有代表性以真实反映所分析 材料的某些特征。因此，样品制备时不可影响这些特 征，如已产生影响则必须知道影响的方式和程度。
高分子微球的TEM照片 “高尔夫”型微球的TEM照片
2.2 扫描电子显微镜
扫描电子显微镜的简称为扫描电镜，英文缩写为 SEM (Scanning Electron Microscope) 。
电子与物质的作用
散射、弹性散射、非弹性散射
入射电子 特征X射线
荧光
感应电导
二次电子 背散射电子
俄歇电子 吸收电子
试样
透射电子
吸收电子 随着入射电子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电子叫吸收 电子。
透射电子 它是入射电子束透过样品而得到的电子。它
光源 聚光镜 试样 物镜
中间象 目镜
毛玻璃 照相底板
电子枪 聚光镜
试样 物镜
中间象 投影镜
观察屏
电子显微镜成象的三大要素
1、分辨率（分辨能力）
能分清两个点的中心距离的最小尺寸。
a、人眼分辨能力：约 0.1~ 0.2mm。
b、光学显微镜的分辨率：
?
?
0 . 61 ? n sin ?
?——分辨率；?——可见光波长；nsin? ——透镜孔径值。
电镜的发展历史
▼ 1932年鲁斯卡发明创制了第一台透射电子显微 镜实验装置 (TEM)。
▼ 相继问世了扫描透射电子显微镜 (STEM)、扫描 电子丛微镜 (SEM)以及上述产品与 X射线分析系 统(EDS、WDS)的结合，即各种不同类型分析 型电子显微镜。
▼ 1986年，宾尼格和罗雷尔先后研制成功扫描隧 道电子显微镜 (STM)和原于力电子显微镜 (AFM)， 使人类的视野得到进一步的扩展。