电子显微镜课件
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扫描电子显微镜(SEM)-PPT课件
特征X射线发射
五、特征X射线 （characteristic X-ray）
• 若这一能量以X射线形式放出，这就是该元素的K辐射， hc 此时X射线的波长为： K EK EL2 式中，h为普朗克常数，c为光速。对于每一元素，EK、EL2 都有确定的特征值，所以发射的X射线波长也有特征值， 这种X射线称为特征X射线。 K • X射线的波长和原子序数之间服从莫塞莱定律： 2 Z
三、吸收电子 （absorption electron）
• 入射电子进入样品后，经多次非弹性散射，能量 损失殆尽（假定样品有足够厚度，没有透射电子 产生），最后被样品吸收。 • 若在样品和地之间接入一个高灵敏度的电流表， 就可以测得样品对地的信号，这个信号是由吸收 电子提供的。 • 入射电子束与样品发生作用，若逸出表面的背散 射电子或二次电子数量任一项增加，将会引起吸 收电子相应减少，若把吸收电子信号作为调制图 像的信号，则其衬度与二次电子像和背散射电子 像的反差是互补的。
• 背散射电子是指被固体样品中的原子反弹回来的一部分入 射电子。 • 其中包括弹性背散射电子和非弹性背散射电子。 • 弹性背散射电子是指被样品中原子核反弹回来的散射角大 于90的那些入射电子，其能量基本上没有变化。 • 弹性背散射电子的能量为数千到数万电子伏。 • 非弹性背散射电子是入射电子和核外电子撞击后产生非弹 性散射而造成的，不仅能量变化，方向也发生变化。 • 如果有些电子经多次散射后仍能反弹出样品表面，这就形 成非弹性背散发固体产生的 四种电子信号强度与入射电子强度之间必然满足以下 关系： i0=ib+is+ia+it 式中：ip ib is ia it 是透射电子强度。
将上式两边同除以i0 η+δ+a+τ =1 式中：η= ib/i0 δ= is/i0，为二次电子发射系数； a = ia/i0 τ = it/i0，为透射系数。
课件--第二章 电子显微镜
第二章 电子显微镜(Electron Microcope)第一节 电子显微镜的基本构造和原理一、概述：电子具有波动性。
电子束在电场或磁场的作用下，可发生会聚、发散、反射、折射和偏转。
* 电镜：用电子束代替光束照射样品，而获得高分辨率的成像。
二、电子显微镜(电镜)的物理学基础(一)光学显微镜(光镜)的局限性：光镜可观察许多肉眼看不见的微小物体，但也有其局限性。
例如病毒就看不到。
* 原因：不是放大倍数的问题，而是分辨率不够。
1、分辨率：指显微镜或人眼在明视距离刚好能分辨的两质点的最小距离。
人眼的分辨率约为0.1毫米（人眼最小可分辨角约为1’）。
* 光镜分辨率不高原因：是光线衍射的影响。
质点成像时，不是形成理想的像点，而是形成一个像斑(Airy 斑)。
当两个像斑太靠近时就会分辨不清。
2、阿贝公式： 根据瑞利判据，推得分辨率(即最小可分辨距离)： 其中： Z ——最小分辨距离λ ——波长n ——透镜周围的折射率u ——透镜对物点张角的一半，nsinu 称为数值孔径，用 N.A. 表示3、提高分辨率的方法：①提高N.A.数。
如油浸物镜，N.A.数可从小于1提高至1.5～1.6，但很有限。
②用波长更短的光线。
而可见光波长有限，唯有寻找比可见光波长更短的光线才能解决这个问题。
4、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。
电子波长 λ=h/mv 电子运动速度与其加速电压U(伏特)有关.h —— Plank 常数m —— 电子质量v ——电子速度由公式计算知电子束 ：约0.1～10A0。
而可见光 ：4000～8000A0。
所以，使用电子束可大大提高分辨率。
(二) 电子透镜：..61.0sin 61.0A N u n Z λλ==电子可以凭借轴对称的非均匀电场、磁场的力，使其会聚或发散，从而达到成象的目的。
《透射电子显微镜》课件
光阑
限制照明区域，减小成像的视场，提高成像的分辨率 。
光路调节器
调节光路中的光束方向和大小，确保光束正确投射到 样品上。
成像系统
Hale Waihona Puke 物镜将样品上的图像第一次放 大并投影到中间镜上。
中间镜
将物镜放大的图像进一步 放大并投影到投影镜上。
投影镜
将中间镜放大的图像最终 放大并投影到荧光屏或成
像设备上。
真空系统
谢谢您的聆听
THANKS
透射电子显微镜技术不断改进，分辨率和放大倍数得到显著提 高。
透射电子显微镜技术不断创新，出现了许多新型的透射电子显 微镜，如高分辨透射电子显微镜、冷冻透射电子显微镜等。
透射电子显微镜的应用领域
生物学
观察细胞、蛋白质、核酸等生物大分子的 结构和功能。
医学
研究病毒、细菌、癌症等疾病的发生、发 展和治疗。
真空泵
01
通过抽气作用维持透射电子显微镜内部的高真空状态。
真空阀门
02
控制真空泵的工作时间和进气流量，以保持透射电子显微镜内
部真空度的稳定。
真空检测器
03
监测透射电子显微镜内部的真空度，当真空度不足时提醒操作
人员进行处理。
03
透射电子显微镜的操作与维护
透射电子显微镜的操作步骤
打开电源
确保实验室电源稳定，打开透射电子显微镜 的电源开关。
记录
对透射电子显微镜的使用和维护情况进行 记录，方便日后追踪和管理。
04
透射电子显微镜的样品制备技术
金属样品的制备技术
电解抛光
通过电解抛光液对金属样品进行抛光 ，去除表面杂质和氧化层，使样品表 面光滑、平整。
离子减薄
限制照明区域，减小成像的视场，提高成像的分辨率 。
光路调节器
调节光路中的光束方向和大小，确保光束正确投射到 样品上。
成像系统
Hale Waihona Puke 物镜将样品上的图像第一次放 大并投影到中间镜上。
中间镜
将物镜放大的图像进一步 放大并投影到投影镜上。
投影镜
将中间镜放大的图像最终 放大并投影到荧光屏或成
像设备上。
真空系统
谢谢您的聆听
THANKS
透射电子显微镜技术不断改进，分辨率和放大倍数得到显著提 高。
透射电子显微镜技术不断创新，出现了许多新型的透射电子显 微镜，如高分辨透射电子显微镜、冷冻透射电子显微镜等。
透射电子显微镜的应用领域
生物学
观察细胞、蛋白质、核酸等生物大分子的 结构和功能。
医学
研究病毒、细菌、癌症等疾病的发生、发 展和治疗。
真空泵
01
通过抽气作用维持透射电子显微镜内部的高真空状态。
真空阀门
02
控制真空泵的工作时间和进气流量，以保持透射电子显微镜内
部真空度的稳定。
真空检测器
03
监测透射电子显微镜内部的真空度，当真空度不足时提醒操作
人员进行处理。
03
透射电子显微镜的操作与维护
透射电子显微镜的操作步骤
打开电源
确保实验室电源稳定，打开透射电子显微镜 的电源开关。
记录
对透射电子显微镜的使用和维护情况进行 记录，方便日后追踪和管理。
04
透射电子显微镜的样品制备技术
金属样品的制备技术
电解抛光
通过电解抛光液对金属样品进行抛光 ，去除表面杂质和氧化层，使样品表 面光滑、平整。
离子减薄
电子显微镜原理教学课件
吸收
样品吸收电子，导致不同区域 呈现不同亮度。
透射
部分电子穿过样品，形成透射 图像。
扫描电镜成像
逐点扫描样品表面，形成高分 辨率图像。
电子显微镜的分辨率
01
02
03
理论分辨率
受电子波长和物镜的NA 值影响。
实际分辨率
受到多种因素影响，如样 品厚度、结晶度和电子束 能量等。
提高分辨率的方法
采用更高能量的电子束、 提高物镜的NA值和使用 更短的波长。
电子显微镜原理教学课 件
目 录
• 电子显微镜简介 • 电子显微镜工作原理 • 电子显微镜样品制备技术 • 电子显微镜图像分析 • 电子显微镜操作与维护 • 电子显微镜未来发展趋势
01
电子显微镜简介
电子显微镜的发展历程
1926年
德国物理学家Max Knoll和Ernst Ruska发 明了第一台电子显微镜
放置样品
将需要观察的样品放置在载物 台上，并调整样品的位置和角 度。
观察
观察并记录样品的形态、结构 等特征。
电子显微镜的常见故障及排除方法
图像模糊
可能是由于焦距调节不当或样品表面 不平整导致，需要重新调整焦距或处 理样品表面。
图像扭曲或变形
可能是由于电子束倾斜或样品放置不 正确引起，需要检查电子束的路径和 样品放置情况。
无法聚焦
可能是由于样品太厚或焦距调节不当 导致，需要减小样品厚度或重新调整 焦距。
光源异常
可能是由于灯泡损坏或电源故障导致 ，需要更换灯泡或检查电源连接。
电子显微镜的日常维护与保养
清洁镜头
定期用干燥的镜头纸或镜头布擦拭镜头表面 ，保持镜头清洁。
定期校准
根据需要，定期对电子显微镜进行校准，以 确保观察结果的准确性。
样品吸收电子，导致不同区域 呈现不同亮度。
透射
部分电子穿过样品，形成透射 图像。
扫描电镜成像
逐点扫描样品表面，形成高分 辨率图像。
电子显微镜的分辨率
01
02
03
理论分辨率
受电子波长和物镜的NA 值影响。
实际分辨率
受到多种因素影响，如样 品厚度、结晶度和电子束 能量等。
提高分辨率的方法
采用更高能量的电子束、 提高物镜的NA值和使用 更短的波长。
电子显微镜原理教学课 件
目 录
• 电子显微镜简介 • 电子显微镜工作原理 • 电子显微镜样品制备技术 • 电子显微镜图像分析 • 电子显微镜操作与维护 • 电子显微镜未来发展趋势
01
电子显微镜简介
电子显微镜的发展历程
1926年
德国物理学家Max Knoll和Ernst Ruska发 明了第一台电子显微镜
放置样品
将需要观察的样品放置在载物 台上，并调整样品的位置和角 度。
观察
观察并记录样品的形态、结构 等特征。
电子显微镜的常见故障及排除方法
图像模糊
可能是由于焦距调节不当或样品表面 不平整导致，需要重新调整焦距或处 理样品表面。
图像扭曲或变形
可能是由于电子束倾斜或样品放置不 正确引起，需要检查电子束的路径和 样品放置情况。
无法聚焦
可能是由于样品太厚或焦距调节不当 导致，需要减小样品厚度或重新调整 焦距。
光源异常
可能是由于灯泡损坏或电源故障导致 ，需要更换灯泡或检查电源连接。
电子显微镜的日常维护与保养
清洁镜头
定期用干燥的镜头纸或镜头布擦拭镜头表面 ，保持镜头清洁。
定期校准
根据需要，定期对电子显微镜进行校准，以 确保观察结果的准确性。
最新实验2电子显微镜的原理及使用PPT课件
3．电子探针
电子探针主要用于探测微小区域的元素成分。 其原义仅是一个物理学名词，意指聚焦了的电子 束。当电子束照射样品表面时，可激发X射线，X 射线光量子的能量及波长与元素的原子序数有关 ，称为特征X射线。采用晶体分光光谱法测定X射 线的波长和强度来分析样品成分的仪器，称为X射 线分光光谱仪或电子探针；用锂漂移硅探头测定X 射线能量和强度的仪器称为X射线能谱仪。
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。
（3）冷冻蚀刻技术。
在快速冷冻下对生物样品进行断裂、蚀刻和复型，制备 生物样品复型膜的技术称冷冻蚀刻技术。在电镜下观察复 型膜可获得立体感强的超微结构图像，主要用于生物膜结 构的研究。
（4）电镜细胞化学技术。
在超微结构水平上，通过电镜细胞化学反应来研究细胞成 分的分布和变化的方法称电镜细胞化学技术。这一技术把细胞 超微结构与其化学组成有机地结合起来，目前主要用于研究细 胞内各种大分子物质和酶的定位等。
（5）免疫电镜技术。
这是一种使抗原在超微结构水平上定位的技术，应用与抗 原相应的标记抗体，在电镜下观察标记物的位置，从而定位相 应抗原。这一技术具有灵敏度高、特异性强的特点。
（6）电镜放射自显影技术。
这是电镜技术与放射自显影技术相结合，观察放射性物质 在超微结构水平上的定位和变化，从而了解细胞的各种代谢活 动。这一技术使结构与功能的研究结合起来，是一种动态的研 究方法。
作业
本科课件-电子显微镜技术(完整)
•透射电子显微镜 •扫描电子显微镜 •分析电子显微镜 •双束电子显微镜 •扫描探针显微镜
•电镜生物样品制作技术
•超薄切片制作技术 •负染色技术 •扫描电子显微镜样品制备技术 •冷冻制样技术
第一章 电子显微镜的基本知识
1－1.电子显微镜的发展概况 1－2.电子显微镜的基本知识
1－1.电子显微镜的发展概况
2.我省电镜应用概况：太原理工大学，山西医科大学
三、电子显微应用技术的概况：
常规超薄切片技术 常规扫描制样技术 冷冻复型技术 细胞化学技术：酶的细胞化学 免疫电镜技术 负染色技术：快速诊断 现代电镜将超微结构观察与加工一体化
1－2.电子显微镜的基本知识
一、电子显微镜的计量单位：
肉眼观察(mm) 1mm=10-3m 光镜观察(μm)
特征: 庞大体积 高精密度 高分辨率 高放大率
DXB2--12
2.透射电子显微镜的类型
加速电压
常压电镜：加速电压在200KV以下的透射电镜。 生物型电镜：120KV
超高压电镜：加速电压在500~3000KV的电镜。
电子枪结构
热阴极（钨灯丝）：高分辨率0.2纳米 高真空系统：10-5~-6乇
冷阴极（场发射）：超高分辨率：0.1纳米 超高真空系统：10-8~-9乇
3.实际分辨率
当加速电压为100KV时，λ=0.37nm，前提条件：
要求α0=1.1x10-2rad
仪器性能最佳
则：δ=2.05Å=0.2nm
样品最佳 操作最佳
六、放大率（放大倍数）
1.放大倍数：指线性放大，即在显微镜下观察到的物体 长度与其实际长度的比值。
2.有效放大倍数：指裸眼分辨率与显微镜分辨率的比值。 即：M有效=δ眼/δ仪
•电镜生物样品制作技术
•超薄切片制作技术 •负染色技术 •扫描电子显微镜样品制备技术 •冷冻制样技术
第一章 电子显微镜的基本知识
1－1.电子显微镜的发展概况 1－2.电子显微镜的基本知识
1－1.电子显微镜的发展概况
2.我省电镜应用概况：太原理工大学，山西医科大学
三、电子显微应用技术的概况：
常规超薄切片技术 常规扫描制样技术 冷冻复型技术 细胞化学技术：酶的细胞化学 免疫电镜技术 负染色技术：快速诊断 现代电镜将超微结构观察与加工一体化
1－2.电子显微镜的基本知识
一、电子显微镜的计量单位：
肉眼观察(mm) 1mm=10-3m 光镜观察(μm)
特征: 庞大体积 高精密度 高分辨率 高放大率
DXB2--12
2.透射电子显微镜的类型
加速电压
常压电镜：加速电压在200KV以下的透射电镜。 生物型电镜：120KV
超高压电镜：加速电压在500~3000KV的电镜。
电子枪结构
热阴极（钨灯丝）：高分辨率0.2纳米 高真空系统：10-5~-6乇
冷阴极（场发射）：超高分辨率：0.1纳米 超高真空系统：10-8~-9乇
3.实际分辨率
当加速电压为100KV时，λ=0.37nm，前提条件：
要求α0=1.1x10-2rad
仪器性能最佳
则：δ=2.05Å=0.2nm
样品最佳 操作最佳
六、放大率（放大倍数）
1.放大倍数：指线性放大，即在显微镜下观察到的物体 长度与其实际长度的比值。
2.有效放大倍数：指裸眼分辨率与显微镜分辨率的比值。 即：M有效=δ眼/δ仪
电子显微镜培训资料(ppt 36张)
透射电子显微镜
Transmission Electron Microscope, TEM
TEM构造
TEM的基本构造与光学显微镜相似，主要 由电子枪、物镜和投影镜三部分组成。
[Electron Microscopy of Polymers, pp. 29 & 30]
电磁透镜
电子波和光波不同，不能通过玻璃透镜会 聚成像。但是轴对称的非均匀电场和磁场 则可以让电子束折射，从而产生电子束的 会聚与发散，达到成像的目的。
C H s O +O 4 C H C HO O s O 2 C HO C HO C HO O s O C H O C H
用四氧化锇染色的实施方法有溶液浸泡和 蒸气熏蒸两种。
复型技术
TEM不能直接观察块状试样，因此，必须 采用复型技术。 复型技术的原理是将固体的表面形貌用薄 膜复印下来，这种薄膜能够用TEM观察。 常用的复型技术主要有一级复型法和二级 复型法两种。
薄膜样品制备
用于TEM测试的薄
膜试样制备方法有
溶液浇注和超薄切
片等。
[Transmission Electron Microscopy, 2nd Edition, p. 176]
载样铜网和支持膜
TEM测试时，样品是在载在金属网上使用 的，当样品比金属网眼小时还必须有透明 的支持膜。
载样铜网
金属网的材质一般用 铜，因而称为铜网。 铜网很小，一般直径 为2~3 mm，厚度为 20~100 m的圆形。
纤维、薄膜、切片等 可直接安放在铜网上。
[Transmission Electron Microscopy, 2nd Edition, p. 175]
支持膜
对于很小的切片、颗粒、聚合物单晶、乳 胶粒等细小的材料就不能直接安放，而必 须有支持膜支撑。
电子显微镜课件
2024/8/7
HNU-ZLP
34
2024/8/7
HNU-ZLP
35
二、背散射电子原子序数衬度原理
❖ 背散射电子产额随原子序数增大而增多，如图。 在进行图象分析时，样品中重元素区域背散射 电子数量较多，呈亮区，而轻元素区域则为暗 区。
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HNU-ZLP
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三、背散射电子检测器工作原理
2024/8/7
HNU-ZLP
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二、二次电子形貌衬度的应用
❖ 断口分析
❖ 沿晶断口 ❖ 韧窝断口 ❖ 解理断口 ❖ 纤维增强复合材料断口
❖ 表面形貌分析 ❖ 材料变形与断裂动态过程的原位观察
2024/8/7
HNU-ZLP
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第五节 背散射电子图象衬度原理
❖ 背散射电子形貌衬度特点 ❖ 背散射电子原子序数衬度原理 ❖ 背散射电子检测器工作原理
大倍数称为有效放大倍数M有效：
M有效＝人眼分辨本领／仪器分辨本领
2024/8/7
HNU-ZLP
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三．主要仪器
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HNU-ZLP
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第四节 二次电子图象衬度原理
❖ 二次电子成象原理
❖ 二次电子形貌衬度的应用
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HNU-ZLP
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一、二次电子成象原理
❖ 二次电子图象反映试样表面状态，二次电子产 额强烈地依赖于入射束与试样表面法线之间的 夹角: 二次电子产额 1/cos 即角大的地方出来的二次电子多，呈亮象； 角小的地方出来的电子少，呈暗象，如图。
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HNU-ZLP
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第二章透射电子显微镜ppt课件
b.成像/衍射模式选择。 •投影镜：进一步放大中间镜的 像。
透 射 电 镜 主 体 剖 面 图
三级放大成像示意图
2.1.3 观察记录系统
❖ 观察和记录系统包括荧光屏和照相机构。
❖ 荧光屏涂有在暗室操作条件下，人眼较敏感、发绿 光的荧光物质，有利于高放大倍数、低亮度图像的 聚集和观察。
❖ 照相机构是一个装在荧光屏下面，可以自动换片的 照相暗盒。胶片是一种对电子束曝光敏感、颗粒度 很小的溴化物乳胶底片，为红色盲片，曝光时间很 短，一般只需几秒钟。
的导磁体来吸引部分磁场。
❖电磁式：通过电磁极间 的吸引和排斥来校正磁场。 通过改变两组电磁体的励 磁强度和磁场的方向实现 校正磁场。
消像散器一般安装在透镜的上、 下极靴之间
电磁式消像散示意图
聚光镜消像散调整
2.2.4 光阑（Diaphragm holders and choice of diaphragms）
❖ 新型电镜均采用电磁快门，与荧光屏联动。有的装 有自动曝光装置。现代电镜已开始装有电子数码照 相装置，即CCD相机。
真空系统
❖ 在电子显微镜中，凡是电子运行的 区域都要求有尽可能高的真空度。
电源与控制系统
❖ 电子显微镜需要两个独立的电源，即使电 子加速的小电流高压电源和使电子束聚焦 与成像的大电流低压磁透镜电源。
1. 电子枪
❖ 电子枪是透射电子显微镜的电子源。
❖ 常用的是热阴极三极电子枪，由发夹形钨丝阴极、栅
源电子极帽枪和的阳极组成。
，形阴成极自:阴偏 极灯丝通常用0.03和阴0.极1毫之米栅间的极钨:栅丝极作是成控V制形电。子束 电位差形。状电和发射强度的（也称
为控制极、韦氏圆筒）。
阳极间会阳聚极:阳极使从阴极发射 交叉点的形，电成通子 定获 向得 高较 速高电的子动流能，，也
透 射 电 镜 主 体 剖 面 图
三级放大成像示意图
2.1.3 观察记录系统
❖ 观察和记录系统包括荧光屏和照相机构。
❖ 荧光屏涂有在暗室操作条件下，人眼较敏感、发绿 光的荧光物质，有利于高放大倍数、低亮度图像的 聚集和观察。
❖ 照相机构是一个装在荧光屏下面，可以自动换片的 照相暗盒。胶片是一种对电子束曝光敏感、颗粒度 很小的溴化物乳胶底片，为红色盲片，曝光时间很 短，一般只需几秒钟。
的导磁体来吸引部分磁场。
❖电磁式：通过电磁极间 的吸引和排斥来校正磁场。 通过改变两组电磁体的励 磁强度和磁场的方向实现 校正磁场。
消像散器一般安装在透镜的上、 下极靴之间
电磁式消像散示意图
聚光镜消像散调整
2.2.4 光阑（Diaphragm holders and choice of diaphragms）
❖ 新型电镜均采用电磁快门，与荧光屏联动。有的装 有自动曝光装置。现代电镜已开始装有电子数码照 相装置，即CCD相机。
真空系统
❖ 在电子显微镜中，凡是电子运行的 区域都要求有尽可能高的真空度。
电源与控制系统
❖ 电子显微镜需要两个独立的电源，即使电 子加速的小电流高压电源和使电子束聚焦 与成像的大电流低压磁透镜电源。
1. 电子枪
❖ 电子枪是透射电子显微镜的电子源。
❖ 常用的是热阴极三极电子枪，由发夹形钨丝阴极、栅
源电子极帽枪和的阳极组成。
，形阴成极自:阴偏 极灯丝通常用0.03和阴0.极1毫之米栅间的极钨:栅丝极作是成控V制形电。子束 电位差形。状电和发射强度的（也称
为控制极、韦氏圆筒）。
阳极间会阳聚极:阳极使从阴极发射 交叉点的形，电成通子 定获 向得 高较 速高电的子动流能，，也
电子显微镜课件
纤维、薄膜、切片等 可直接安放在铜网上。
[Transmission Electron Microscopy, 2nd Edition, p. 175]
对于很小的切片、颗粒、聚合物单晶、乳 胶粒等细小的材料就不能直接安放，而必 须有支持膜支撑。
支持膜主要有塑料膜、碳膜、碳补强塑料 膜和微栅膜等。
在TEM中衬度是由于结构中存在电子密度 差异的结果，但由于多数聚合物是由C、H 等低原子序数的元素组成，电子密度差别 很小，加上样品很薄，所以聚合物试样的 反差很小。
用静电场构成的透镜称为静电透镜；把电 磁线圈产生的磁场所构成的透镜称之电磁 透镜。
供TEM观察的样品既小又薄，可观察的最 大尺度不超过1 mm左右。
在常用的50~100 kV的加速电压下，样品的 厚度一般应小于100 nm。
较厚的样品会产生严重的非弹性散射，因 色差而影响图像质量，过薄的样品没有足 够的衬度也不行。
用四氧化锇染色的实施方法有溶液浸泡和 蒸气熏蒸两种。
TEM不能直接观察块状试样，因此，必须 采用复型技术。
复型技术的原理是将固体的表面形貌用薄 膜复印下来，这种薄膜能够用TEM观察。 常用的复型技术主要有一级复型法和二级 复型法两种。
（1）一级复型法
用复型材料直接沉积在试样的表面上，然后将 二者分离。
加速电压 U/KV 20 100
电子波波长 λ/nm 0.00859 0.00371
加速电压 U/KV 200 1000
电子波波长 λ/nm 0.00251 0.00087
用电子束代替可见光，用静电透镜或电磁
透镜代替玻璃透镜可制成电子显微镜 （Electron Microscope, EM），其极限分 辨率可达1 nm甚至更小。
[Transmission Electron Microscopy, 2nd Edition, p. 175]
对于很小的切片、颗粒、聚合物单晶、乳 胶粒等细小的材料就不能直接安放，而必 须有支持膜支撑。
支持膜主要有塑料膜、碳膜、碳补强塑料 膜和微栅膜等。
在TEM中衬度是由于结构中存在电子密度 差异的结果，但由于多数聚合物是由C、H 等低原子序数的元素组成，电子密度差别 很小，加上样品很薄，所以聚合物试样的 反差很小。
用静电场构成的透镜称为静电透镜；把电 磁线圈产生的磁场所构成的透镜称之电磁 透镜。
供TEM观察的样品既小又薄，可观察的最 大尺度不超过1 mm左右。
在常用的50~100 kV的加速电压下，样品的 厚度一般应小于100 nm。
较厚的样品会产生严重的非弹性散射，因 色差而影响图像质量，过薄的样品没有足 够的衬度也不行。
用四氧化锇染色的实施方法有溶液浸泡和 蒸气熏蒸两种。
TEM不能直接观察块状试样，因此，必须 采用复型技术。
复型技术的原理是将固体的表面形貌用薄 膜复印下来，这种薄膜能够用TEM观察。 常用的复型技术主要有一级复型法和二级 复型法两种。
（1）一级复型法
用复型材料直接沉积在试样的表面上，然后将 二者分离。
加速电压 U/KV 20 100
电子波波长 λ/nm 0.00859 0.00371
加速电压 U/KV 200 1000
电子波波长 λ/nm 0.00251 0.00087
用电子束代替可见光，用静电透镜或电磁
透镜代替玻璃透镜可制成电子显微镜 （Electron Microscope, EM），其极限分 辨率可达1 nm甚至更小。
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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
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透射电镜与光镜的比较
显微镜 分辨本领
3
阴极（接 负高压） 控制极（比阴极 负100~1000伏）
阳极 电子束
聚光镜
试样
PPT学照习交明流部分示意图
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2）成象放大部分
（1）试样室：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。
（2）物镜：电镜的最关键的部分，投射电镜的好坏，很大程度 上取决于物镜的好坏。
物镜的最短焦距可达1毫米，放大倍数约为300倍，最佳分辨本 领可达1埃，目前，实际的分辨本领为2埃。
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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， 并能配合能谱进行微区成 份分析。
● 分 辨 率：0.34nm ● 加速电压：75KV－200KV ● 放大倍数：25万倍 ● 能 谱 仪：EDAX－9100 ● 扫描附件：S7010
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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
能量选择光阑
入射光阑
放大器
探测器
电子能量 分析仪
图1-14 扫描电子衍射PPT和学习电交子流 能谱分析附件示意图
9
2 . 真空系统
为了保证真在整个通道中只与试样发生相互作用， 而不与空气分子发生碰撞，因此，整个电子通道从电子 枪至照相底板盒都必须置于真空系统之内，一般真空 度为 104 ~107毫米汞柱。
阴极、阳极和控制极决定着电子发射的数目及其动能，因此， 人们习惯上把它们通称为“电子枪”。
（4）聚光镜：由于电子之间的斥力和阳极小孔的发散作用， 电子束穿过阳极小孔后，又逐渐变粗，射到试样上仍然过大。聚光 镜就是为克服这种缺陷加入的，它有增强电子束密度和再一次将发 散的电子会聚起来的作用。
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在真空条件下，电子束经高压加速后，穿透样品时形 成散射电子和透射电子，它们在电磁透镜的作用下在荧光 屏上成像。
电子束投射到样品时，可随组织构成成分的密度不同 而发生相应的电子发射，如电子束投射到质量大的结构时， 电子被散射的多，因此投射到荧光屏上的电子少而呈暗像， 电子照片上则呈黑色。称电子密度高（electron dense）。 反之，则称为电子密度低（electron lucent）。
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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来自点分辨率 3.4Å最小电子束直径约2nm
倾转角度α=±60度
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β=±30度
（3）中间镜 （4）投影镜
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物
物镜
一次象 中间镜
二次象 投影镜
高放大率象
三次象
（荧光屏）PPT学习交流
6
物镜关闭 无光阑
中间镜 （作物镜用）
.
第一实象 投影镜
.
极低放大率象
（荧光屏PP）T学习交流
普查象
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3）显象部分
这部分由观察室和照相机构组成。 在分析电镜中，还有探测器和电子能量分析 附件。
β=±25度
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电子显微镜的成像原理
目前，电子显微镜技术（electron microscopy)已 成为研究机体微细结构的重要手段。常用的有透射电镜 （transmission electron microscope，TEM）和扫描 电子显微镜（scanning electron microscope,SEM）。
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CEISS902电镜
加速电压50KV、80KV W灯丝 顶插式样品台 能量分辨率1.5ev 倾转角度α=±60度
转动4000
Philips CM12透射电镜
加速电压20KV、40KV、60KV、80KV 、100KV、120KV LaB6或W灯丝 晶格分辨率 2.04Å 点分辨率 3.4Å 最小电子束直径约2nm； 倾转角度α=±20度
电子显微镜
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电镜的主要结构
电子光学系统 真空系统 供电系统
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1 . 电子光学系统
1）照明部分
（1）阴极：又称灯丝，一般是由0.03~0.1毫米的钨丝作成V 或Y形状。
（2）阳极：加速从阴极发射出的电子。为了安全，一般都是 阳极接地，阴极带有负高压。
（3）控制极：会聚电子束；控制电子束电流大小，调节象的 亮度。
与光镜相比，电镜用电子束代替了可见光，用电 磁透镜代替了光学透镜，并使用荧光屏将肉眼不可见电 子束成像。
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光源
光 电子镜
聚光镜
学 聚光镜 显
微
试样
镜 试样
物镜
和 物镜
电
中间象 目镜
镜 光 中间象
投影镜
路
图
比
毛玻璃 照相底板
较 观察屏
PPT学习交流照相底板
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1、透射电子显微镜 (Transmission electron microscope, TEM)
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3 . 供电系统
透射电镜需要两部分电源：一是供给电子枪的高压部 分，二是供给电磁透镜的低压稳流部分。
电源的稳定性是电镜性能好坏的一个极为重要的标志。 所以，对供电系统的主要要求是产生高稳定的加速电压和 各透镜的激磁电流。
近代仪器除了上述电源部分外，尚有自动操作 程序控制系统和数据处理的计算机系统。
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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。