半导体工艺基础 第三章——透射电子显微镜
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透射电子显微镜--原理
4 items for consideration:
• • • • Brightness Lifetime Pressure (vacuum) = related to the price Maintenance
Zhengmin Li
16
各种电子枪的比较
Brightness (Candela)
Life time 40hr >2000Hr >7000Hr
Zhengmin Li 30
物镜极靴
（OL Polepiece）
Zhengmin Li 31
真空系统
电子显微镜镜筒必须具有很高的真空度,这是因 为:若电子枪中存在气体,会产生气体电离和放 电,炽热的阴极灯丝受到氧化或腐蚀而烧断;高 速电子受到气体分子的随机散射而降低成像衬 度以及污染样品。一般电子显微镜镜筒的真空 要求在10-4~10-6 Torr。真空系统就是用来把镜 筒中的气体抽掉,它由二级真空泵组成,前级为 机械泵,将镜筒预抽至10-3 Torr,第二级为油扩散 泵,将镜筒抽空至10-4~10-6 Torr的真空度后,电镜 才可以开始工作。
Zhengmin Li 3
德国EM-902
Zhengmin Li 4
日本电子株式会社 (JEOL) JEM-1230
Zhengmin Li 5
Philips EM400T
Zhengmin Li 6
Philips TECNAI-20
Zhengmin Li 7
TEM 的基本工作原理
电子枪产生的电子束经1~2级聚 光镜会聚后均匀照射到试样上的 某一待观察微小区域上,入射电 子与试样物质相互作用,由于试 样很薄,绝大部分电子穿透试样, 其强度分布与所观察试样区的形 貌、组织、结构一一对应。 在观察图形的荧光屏上,透射出 试样的放大投影像,荧光屏把电 子强度分布转变为人眼可见的光 强分布,于是在荧光屏上显出与 试样形貌、组织、结构相对应的 图像。
• • • • Brightness Lifetime Pressure (vacuum) = related to the price Maintenance
Zhengmin Li
16
各种电子枪的比较
Brightness (Candela)
Life time 40hr >2000Hr >7000Hr
Zhengmin Li 30
物镜极靴
（OL Polepiece）
Zhengmin Li 31
真空系统
电子显微镜镜筒必须具有很高的真空度,这是因 为:若电子枪中存在气体,会产生气体电离和放 电,炽热的阴极灯丝受到氧化或腐蚀而烧断;高 速电子受到气体分子的随机散射而降低成像衬 度以及污染样品。一般电子显微镜镜筒的真空 要求在10-4~10-6 Torr。真空系统就是用来把镜 筒中的气体抽掉,它由二级真空泵组成,前级为 机械泵,将镜筒预抽至10-3 Torr,第二级为油扩散 泵,将镜筒抽空至10-4~10-6 Torr的真空度后,电镜 才可以开始工作。
Zhengmin Li 3
德国EM-902
Zhengmin Li 4
日本电子株式会社 (JEOL) JEM-1230
Zhengmin Li 5
Philips EM400T
Zhengmin Li 6
Philips TECNAI-20
Zhengmin Li 7
TEM 的基本工作原理
电子枪产生的电子束经1~2级聚 光镜会聚后均匀照射到试样上的 某一待观察微小区域上,入射电 子与试样物质相互作用,由于试 样很薄,绝大部分电子穿透试样, 其强度分布与所观察试样区的形 貌、组织、结构一一对应。 在观察图形的荧光屏上,透射出 试样的放大投影像,荧光屏把电 子强度分布转变为人眼可见的光 强分布,于是在荧光屏上显出与 试样形貌、组织、结构相对应的 图像。
透射电镜 半导体
透射电镜半导体
透射电子显微镜（TEM）在半导体工业中有广泛的应用。
它具有卓越的空间分辨率和高灵敏度的元素分析能力，可以用于评估亚纳米尺寸的器件特性，比如界面细节、器件结构尺寸以及制造过程中出现的缺陷或瑕疵。
此外，TEM在半导体材料研究中也可以用于观察纳米级别的材料结构和成分，提供晶体中缺陷和杂质的信息，帮助工程师确定材料的物理和化学特性。
此外，TEM还可以用于观察薄膜和纳米线等材料的形貌和膜厚，并检测其组成成分，这对于制备高品质半导体材料是非常重要的。
以上信息仅供参考，如有需要，建议咨询半导体行业专家或查阅专业文献。
透射电子显微镜的工作原理
透射电子显微镜的工作原理
透射电子显微镜是一种利用电子束来观察样品内部结构的仪器。
它的工作原理基于电子的波粒二象性和探测电子与样品的相互作用。
1. 电子源：透射电子显微镜的关键部件是电子源，通常使用热阴极电子枪作为电子源。
热阴极通过加热产生的电子被电场加速形成电子束。
2. 电子加速：电子束通过一系列电场透镜和加速电场，以加速电子的速度。
通常，加速电压可达到数十至数百千伏，使电子的动能足够高，以达到穿透样品的要求。
3. 样品制备：为了观察样品的内部结构，需要将样品制备成非晶质薄片，通常使用切片机或离心切片法将样品切割成纳米至微米厚度的薄片。
然后，将薄片置于透射电子显微镜的样品台上。
4. 电子束透射：加速的电子束通过样品时，会与样品内的原子发生相互作用。
其中，部分电子会被散射，部分会被吸收。
透射电子会穿过样品并保持其原有的信息。
5. 透射电子检测：透射电子进入具有电磁透镜功能的物镜透镜，物镜透镜根据透射电子的波动性将其聚焦。
透射电子经过物镜透镜后进入投影平面，通过透射电子探测器的探测，最终形成透射电子显微图像。
6. 图像处理与观察：通过对透射电子显微图像进行图像增强，噪声滤波等处理，可以进一步恢复样品的细节信息。
最后，通过观察透射电子显微图像，可以获得关于样品内部结构和原子排列的信息。
总之，透射电子显微镜利用电子的波粒二象性以及电子与样品的相互作用，通过探测透射电子形成样品内部结构的显微图像。
这种显微镜技术在材料科学、纳米科学等领域有着重要的应用价值。
《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
透射电子显微镜
随着TEM的发展，相应的扫描透射电子显微镜技术被重新研究，而在1970年芝加哥大学的阿尔伯特·克鲁发 明了场发射枪，同时添加了高质量的物镜从而发明了现代的扫描透射电子显微镜。这种设计可以通过环形暗场成 像技术来对原子成像。克鲁和他的同事发明了冷场电子发射源，同时建造了一台能够对很薄的碳衬底之上的重原 子进行观察的扫描透射电子显微镜。
其中，h表示普朗克常数，m0表示电子的静质量，E是加速后电子的能量。电子显微镜中的电子通常通过电子 热发射过程从钨灯丝上射出，或者采用场电子发射方式得到。随后电子通过电势差进行加速，并通过静电场与电 磁透镜聚焦在样品上。透射出的电子束包含有电子强度、相位、以及周期性的信息，这些信息将被用于成像。
基本的TEM光学元件布局图。从上至下，TEM包含有一个可能由钨丝制成也可能由六硼化镧制成的电子发射源。 对于钨丝，灯丝的形状可能是别针形也可能是小的钉形。而六硼化镧使用了很小的一块单晶。通过将电子枪与高 达10万伏-30万伏的高电压源相连，在电流足够大的时候，电子枪将会通过热电子发射或者场电子发射机制将电 子发射入真空。该过程通常会使用栅极来加速电子产生。一旦产生电子，TEM上边的透镜要求电子束形成需要的 大小射在需要的位置，以和样品发生作用。
电子能量损失光谱仪通常在光谱模式和图像模式上操作，这样就可以隔离或者排除特定的散射电子束。由于 在许多图像中，非弹性散射电子束包含了许多操作者不关心的信息，从而降低了有用信息的可观测性。这样，电 子能量损失光谱学技术可以通过排除不需要的电子束有效提高亮场观测图像与暗场观测图像的对比度。
晶体结构可以通过高分辨率透射电子显微镜来研究，这种技术也被称为相衬显微技术。当使用场发射电子源 的时候，观测图像通过由电子与样品相互作用导致的电子波相位的差别重构得出。然而由于图像还依赖于射在屏 幕上的电子的数量，对相衬图像的识别更加复杂。然而，这种成像方法的优势在于可以提供有关样品的更多信息。
其中，h表示普朗克常数，m0表示电子的静质量，E是加速后电子的能量。电子显微镜中的电子通常通过电子 热发射过程从钨灯丝上射出，或者采用场电子发射方式得到。随后电子通过电势差进行加速，并通过静电场与电 磁透镜聚焦在样品上。透射出的电子束包含有电子强度、相位、以及周期性的信息，这些信息将被用于成像。
基本的TEM光学元件布局图。从上至下，TEM包含有一个可能由钨丝制成也可能由六硼化镧制成的电子发射源。 对于钨丝，灯丝的形状可能是别针形也可能是小的钉形。而六硼化镧使用了很小的一块单晶。通过将电子枪与高 达10万伏-30万伏的高电压源相连，在电流足够大的时候，电子枪将会通过热电子发射或者场电子发射机制将电 子发射入真空。该过程通常会使用栅极来加速电子产生。一旦产生电子，TEM上边的透镜要求电子束形成需要的 大小射在需要的位置，以和样品发生作用。
电子能量损失光谱仪通常在光谱模式和图像模式上操作，这样就可以隔离或者排除特定的散射电子束。由于 在许多图像中，非弹性散射电子束包含了许多操作者不关心的信息，从而降低了有用信息的可观测性。这样，电 子能量损失光谱学技术可以通过排除不需要的电子束有效提高亮场观测图像与暗场观测图像的对比度。
晶体结构可以通过高分辨率透射电子显微镜来研究，这种技术也被称为相衬显微技术。当使用场发射电子源 的时候，观测图像通过由电子与样品相互作用导致的电子波相位的差别重构得出。然而由于图像还依赖于射在屏 幕上的电子的数量，对相衬图像的识别更加复杂。然而，这种成像方法的优势在于可以提供有关样品的更多信息。
第三章 透射电子显微镜成象原理与图象解释 ppt课件
从上节已知，衍衬衬度与布拉格衍射有关， 衍射衬度的反差，实际上就是衍射强度的反映。 因此，计算衬度实质就是计算衍射强度。它是 非常复杂的。为了简化，需做必要的假定。由 于这些假设，运动学所得的结果在应用上受到 一定的限制。但由于假设比较接近于实际，所 建立的运动学理论基本上能够说明衍衬像所反 映的晶体内部结构实质，有很大的实用价值。
苏玉长
因此，如何对一张电子图象获得的信息作出 正确的解释和判断，不但很重要，也很困难。 必须建立一套相应的理论才能对透射电子象作 出正确的解释。如前所述电子束透过试样所得 到的透射电子束的强度及方向均发生了变化， 由于试样各部位的组织结构不同，因而透射到 荧光屏上的各点强度是不均匀的，这种强度的 不均匀分布现象就称为衬度，所获得的电子象 称为透射电子衬度象。
ppt课件
14
暗场像——用物镜光栏挡住透射束及其余衍射束， 而只让一束强衍射束通过光栏参与成像的方法， 称为暗场成像，所得图象为暗场像。
暗场成像有两种方法：偏心暗场像与中心暗场像。
必须指出： ① 只有晶体试样形成的衍衬像才存 明场像与暗场像之分，其亮度是明暗反转的，即 在明场下是亮线，在暗场下则为暗线，其条件是， 此暗线确实是所造用的操作反射斑引起的。
ppt课件
11
第二节 衍射衬度形成机理 明场像与暗场像
• 前面已经讲过,衍射衬度是来源于晶体试样各部 分满足布拉格反射条件不同和结构振幅的差异 （如图）。
设入射电子束恰好与试样OA晶粒的(h1k1l1)平面 交成精确的布拉格角θ，形成强烈衍射，而OB
晶粒则偏离Bragg反射，结果在物镜的背焦面
上出现强的衍射斑h1k1l1。若用物镜光栏将该强
.
ppt课件厚，则质厚衬度 可近似表示为:
苏玉长
因此，如何对一张电子图象获得的信息作出 正确的解释和判断，不但很重要，也很困难。 必须建立一套相应的理论才能对透射电子象作 出正确的解释。如前所述电子束透过试样所得 到的透射电子束的强度及方向均发生了变化， 由于试样各部位的组织结构不同，因而透射到 荧光屏上的各点强度是不均匀的，这种强度的 不均匀分布现象就称为衬度，所获得的电子象 称为透射电子衬度象。
ppt课件
14
暗场像——用物镜光栏挡住透射束及其余衍射束， 而只让一束强衍射束通过光栏参与成像的方法， 称为暗场成像，所得图象为暗场像。
暗场成像有两种方法：偏心暗场像与中心暗场像。
必须指出： ① 只有晶体试样形成的衍衬像才存 明场像与暗场像之分，其亮度是明暗反转的，即 在明场下是亮线，在暗场下则为暗线，其条件是， 此暗线确实是所造用的操作反射斑引起的。
ppt课件
11
第二节 衍射衬度形成机理 明场像与暗场像
• 前面已经讲过,衍射衬度是来源于晶体试样各部 分满足布拉格反射条件不同和结构振幅的差异 （如图）。
设入射电子束恰好与试样OA晶粒的(h1k1l1)平面 交成精确的布拉格角θ，形成强烈衍射，而OB
晶粒则偏离Bragg反射，结果在物镜的背焦面
上出现强的衍射斑h1k1l1。若用物镜光栏将该强
.
ppt课件厚，则质厚衬度 可近似表示为:
《透射电子显微镜》课件
优点和缺点
透射电子显微镜的优点包括高分辨率、高对比度、高灵敏度、大深度和号称百万倍的放大倍 数。缺点则包括成本高，需要复杂的样品处理和分析技能。
主要部件
透射电子显微镜主要由以下几个部分组成。
电子源
在透射电子显微镜中使用的电子通常来自热丝或发 射枪。电子的产生必须在真空下进行，以避免与气 体分子相互作用。
透镜系统
透射电子显微镜的透镜系统主要包括透镜、压电陶 瓷和扫描线圈等。这些设备可在电子束内部转移和 聚焦电子以生成清晰的图像。
检测器
工作原理
透射电子显微镜将电子束传递到样品中。当电子束穿过样品时，它们与样品中的原子和分子发生相互作用，并 形成一张图像。
1
电子束的生成
通过电子源产生电子束。在常见的电子源
潜在应用
透射电子显微镜在材料科学、生物学和半导体和微 电子学以外，有许多潜在应用。例如，透射电子显 微镜可以用于分析能量存储、生物医学和太阳能等 领域。
结束语
透射电子显微镜是一种强大的工具，可用于分析微观结构、了解材料性质和研究新技术。希望这个PPT课件能 让更多的人了解透射电子显微镜，并鼓励更多的人来研究和应用这项技术。
电子束的准直和聚焦
2
中，通过加热钨丝等材料来产生电子。
使用透镜系统将电子束准直和聚焦，以使
电子束具有较小的纵向、径向直径和透射
度。
3
电子束与样品的相互作用
电子束穿过样品并与样品中的电子云相互
作用，同时使样品产生信号。这些信号被
信号的检测检测器收集并解析透射电子显微镜样品与 电子束相互作用所生成的信号。
应用
透射电子显微镜在各种不同的领域中都有广泛的应用，其中包括材料科学、生物学和半导体和微电子学。
透射电子显微镜的优点包括高分辨率、高对比度、高灵敏度、大深度和号称百万倍的放大倍 数。缺点则包括成本高，需要复杂的样品处理和分析技能。
主要部件
透射电子显微镜主要由以下几个部分组成。
电子源
在透射电子显微镜中使用的电子通常来自热丝或发 射枪。电子的产生必须在真空下进行，以避免与气 体分子相互作用。
透镜系统
透射电子显微镜的透镜系统主要包括透镜、压电陶 瓷和扫描线圈等。这些设备可在电子束内部转移和 聚焦电子以生成清晰的图像。
检测器
工作原理
透射电子显微镜将电子束传递到样品中。当电子束穿过样品时，它们与样品中的原子和分子发生相互作用，并 形成一张图像。
1
电子束的生成
通过电子源产生电子束。在常见的电子源
潜在应用
透射电子显微镜在材料科学、生物学和半导体和微 电子学以外，有许多潜在应用。例如，透射电子显 微镜可以用于分析能量存储、生物医学和太阳能等 领域。
结束语
透射电子显微镜是一种强大的工具，可用于分析微观结构、了解材料性质和研究新技术。希望这个PPT课件能 让更多的人了解透射电子显微镜，并鼓励更多的人来研究和应用这项技术。
电子束的准直和聚焦
2
中，通过加热钨丝等材料来产生电子。
使用透镜系统将电子束准直和聚焦，以使
电子束具有较小的纵向、径向直径和透射
度。
3
电子束与样品的相互作用
电子束穿过样品并与样品中的电子云相互
作用，同时使样品产生信号。这些信号被
信号的检测检测器收集并解析透射电子显微镜样品与 电子束相互作用所生成的信号。
应用
透射电子显微镜在各种不同的领域中都有广泛的应用，其中包括材料科学、生物学和半导体和微电子学。
透射电子显微镜-TEM
复型类型
1. 塑料一级复型 2. 碳一级复型 3. 塑料-碳二级复型 4. 抽取复型
透射电子显微镜样品制备
塑料一级复型
样品上滴浓度为1%的火棉 胶醋酸戍酯溶液或醋酸纤维 素丙酮溶液，溶液在样品表 面展平，多余的用滤纸吸掉， 溶剂蒸发后样品表面留下一 层100nm左右的塑料薄膜。 印模表面与样品表面特征相反。
透射电镜实现了工厂化生产。 上世纪50年代，英国剑桥大学卡文迪许实验室的Hirsch和
Howie等人建立电子衍射衬度理论并用于直接观察薄晶体缺陷和 结构。 1965年，扫描电子显微镜实现商品化。 70年代初，美国阿利桑那州立大学J.M. Cowley提出相位衬度理 论的多层次方法模型，发展了高分辨电子显微象的理论与技术。 饭岛获得原子尺度高分辨像（1970) 。 80年代，晶体缺陷理论和成像模拟得到进一步发展，透射电镜和 扫描电镜开始相互融合，并开始对小于5埃的尺度范围进行研究。 90年代至今，设备的改进和周边技术的应用。
re 人眼分辨本领 r0 显微镜分辨本领
有效放大倍数
光学显微镜的有效放大倍数
人眼的分辨率（ 0.2mm） 光学显微镜分辨率（ 200 nm）
透射电镜的有效放大倍数
人眼的分辨率（ 0.2mm） 透射电子显微镜分辨率 （0.1nm）
由上面公式可以直接得出，光学显微镜的有效放 大倍数远小于透射电镜。
透射电子显微镜-TEM
Transmission electron microscope
内容
简介 结构原理 样品制备 透射电子显微像 选区电子衍射分析
TEM 简介
1898年J.J. Thomson发现电子 1924年de Broglie 提出物质粒子波动性假说和1927年实验的
证实。 1926年轴对称磁场对电子束汇聚作用的提出。 1932年，1935年，透射电镜和扫描电镜相继出现，1936年，
1. 塑料一级复型 2. 碳一级复型 3. 塑料-碳二级复型 4. 抽取复型
透射电子显微镜样品制备
塑料一级复型
样品上滴浓度为1%的火棉 胶醋酸戍酯溶液或醋酸纤维 素丙酮溶液，溶液在样品表 面展平，多余的用滤纸吸掉， 溶剂蒸发后样品表面留下一 层100nm左右的塑料薄膜。 印模表面与样品表面特征相反。
透射电镜实现了工厂化生产。 上世纪50年代，英国剑桥大学卡文迪许实验室的Hirsch和
Howie等人建立电子衍射衬度理论并用于直接观察薄晶体缺陷和 结构。 1965年，扫描电子显微镜实现商品化。 70年代初，美国阿利桑那州立大学J.M. Cowley提出相位衬度理 论的多层次方法模型，发展了高分辨电子显微象的理论与技术。 饭岛获得原子尺度高分辨像（1970) 。 80年代，晶体缺陷理论和成像模拟得到进一步发展，透射电镜和 扫描电镜开始相互融合，并开始对小于5埃的尺度范围进行研究。 90年代至今，设备的改进和周边技术的应用。
re 人眼分辨本领 r0 显微镜分辨本领
有效放大倍数
光学显微镜的有效放大倍数
人眼的分辨率（ 0.2mm） 光学显微镜分辨率（ 200 nm）
透射电镜的有效放大倍数
人眼的分辨率（ 0.2mm） 透射电子显微镜分辨率 （0.1nm）
由上面公式可以直接得出，光学显微镜的有效放 大倍数远小于透射电镜。
透射电子显微镜-TEM
Transmission electron microscope
内容
简介 结构原理 样品制备 透射电子显微像 选区电子衍射分析
TEM 简介
1898年J.J. Thomson发现电子 1924年de Broglie 提出物质粒子波动性假说和1927年实验的
证实。 1926年轴对称磁场对电子束汇聚作用的提出。 1932年，1935年，透射电镜和扫描电镜相继出现，1936年，
半导体工艺基础 第三章——透射电子显微镜
恩斯特·卡爾·阿贝（1840－1905） 德国物理学家、光学家、企业家
路易• 德布罗意 （1892-1989） 法国物理学家
透射电子显微镜——发展历程与现状
磁透镜聚焦理论的提出 。1926 年， Busch 建立了几何电子光学理论。 他指出：具有轴对称的磁场对电子 束具有聚焦作用。这为电子显微镜 的发明提供了重要的理论依据。
第三章 透射电子显微镜
透射电子显微镜
【教学内容】
电镜照片实例 电镜发展历程与现状 透射电子显微镜的结构与成像原理 主要部件的结构与工作原理 透射电子显微镜的分辨率和放大倍数的测定
【重点掌握内容】
了解透射电子显微镜的结构与成像原理； 了解透射电子显微镜主要部件的结构与工作原理； 了解透射电子显微镜的分辨率和放大倍数的测定。
透射电子显微镜——照片实例
由以上五个通俗的例子可以发现，扫描电镜和透射电镜 作为两类最基本的电子显微镜技术，已经渗透于人类生活的 各个领域，是人类探索微观世界的有力工具之一。在此，首 先有必要对电镜的发展历史与现状作一初步的了解。
电镜照片实例 电镜发展历程与现状 透射电子显微镜的结构与成像原理 主要部件的结构与工作原理 透射电子显微镜的分辨率和放大倍数的测定
透射电子显微镜结构与成像原理第一节tem的结构与成像原理300kv高分辨透射电镜观察记录系统电子照明系统电子光学系统真空系统电源系统观察记录系统透射电子显微镜结构与成像原理透射电镜主体剖面图透射电子显微镜结构与成像原理光源中间象物镜试样聚光镜目镜毛玻璃电子枪聚光镜试样物镜中间象投影镜观察屏照相底板照相底板光学显微镜透射电子显微镜透射电子显微镜结构与成像原理近代大型电子显微镜从结构上看和光学透镜非常类似
北京化工大学的微观分析所也装配了这套系统。据实地考察， 该数字图像采集与处理分析系统获取的图像背景粗糙、放大 倍数超过二十万倍时 CCD 灵敏度不够、图像的亮度偏低， 且基本上没有后续的图像处理软件。
第3章 透射电子显微镜
第3章透射电子显微镜3.1 透射电子显微镜的基本构成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，图3.1是它的实物图。
透射电子显微镜由三大系统组成，即电子光学系统，电源系统，真空系统。
电子光学系统是电镜的主体部分，由于它采用圆柱式积木形式，所以又把它叫镜筒，图2.2是镜筒中的光路简图。
电子从最上部的电子枪发射出来后，在加速管内被加速，通过聚光镜，照射到试样上。
透过试样的电子被物镜，中间镜，投影镜放大，成像在荧光屏上。
图像通过观察窗观察，在照相室拍摄照片。
整个电子通道处于真空状态。
沿着电子在镜筒内的路径，可以将电子光学系统分为以下三部分，即照明系统，成像系统，图像显示记录系统。
图3.1 透射电子显微镜的外观图（JEM－2010F）图3.2 透射电子显微镜的光路简图3.1.1照明系统照明系统由电子枪(电子源)，聚光镜，平移对中，倾斜装置组成。
它的作用是提供一个高亮度，高稳定度，照明孔径角小的光源。
1. 电子枪电子枪是产生电子的装置，它位于电子显微镜的最上部(图3.2)，由于电子枪的种类不同，电子束的束斑直径、能量的发散度也不同。
这些参数在很大程度上决定了照射到试样上的电子的性质。
电子枪大致可以分为热电子发射型和场发射型两种类型。
热电子发射型又分发夹式钨灯丝和高亮度LaB6单晶灯丝两种。
场发射型也分冷阴极和热阴极两种方式。
与热电子发射型相比，场发射型有更高的亮度和更好的相干性。
（1）热电子发射型电子枪电子枪由阴极（灯丝）、栅极、阳极组成，这三极构成了一个静电透镜，图3.3是热电子发射型电子枪的框图。
三极电位关系为阴极上加负高压（－几十KV~－几百KV），栅极比阴极更负（－100~－500V），阳极是零电位。
当加热电源加热阴极，阴极尖端的温度高达2200 ºC以上时，电子从阴极表面逸出既发射热电子，由于电子阴极与电子阳极之间有很高的电位差，电子在高压作用下以极大的速度从阴极奔向阳极。
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透射电镜主体剖面图
透射电子显微镜——结构与成像原理
光源
近代大型电子显微镜从结构上看，和光学透镜非常类似。
电子枪
聚光镜
聚光镜
试样 物镜
试样 物镜
中间象
目镜
毛玻璃 照相底板
光学显微镜
中间象 投影镜
观察屏 照相底板
透射电子显微镜
透射电子显微镜——结构与成像原理
一、 照明系统
电子光学系统由照明系统、成像系统和观察记录系统组成。
透射电镜
扫描电镜
透射电子显微镜——照片实例
例1：恐龙蛋化石的表面分析
（a) 恐龙蛋数码图片
(b）恐龙蛋扫描电镜图片
图 恐龙蛋壳的微观形貌
2008 年，江西赣州发现 15 枚罕见恐龙蛋化石。在肉眼下，
恐龙蛋壳表面光滑，但在扫描电镜下，其表面却并不光滑，而是
呈凹凸不平状。
透射电子显微镜——照片实例
例2：“泰坦尼克号”铆钉断面形貌
透射电子显微镜——照片实例
例4 ：甲型H1N1流感病毒
（a）一位加州患者的TEM图 （b）负染色体技术拍摄的H1N1的TEM图
图 甲型H1N1病毒的透射电镜图片
2009年开始，甲型H1N1流感在全球范围内大规模流行。典型病毒颗粒呈球 状，直径为80nm-120nm，有囊膜。囊膜上有许多放射状排列的突起糖蛋 白，分别是红细胞血凝素(HA)、神经氨酸酶(NA)和基质蛋白M2。病毒颗 粒内为核衣壳，呈螺旋状对称，直径为10nm。
场发射电子枪：
a） 在金属表面加一强电场，其表面的势 垒会变浅，由于隧道效应，金属内部的电 子将穿过势垒从其表面发射出来。这种现 象称为场发射。 b）尖端的曲率半径效应0.1um，束斑尺 寸可达10~100nm。能量分散度小于1eV， 电子束相干性好。
透射电子显微镜——结构与成像原理
热发射和场发射电子枪的比较 大多用钨和六硼化镧材料。 热发射电子枪比较便宜，并对真空要求较低； 场发射电子枪发射效率要高很多，其电流强度 大约比热发射电子枪高一个量级。 热发射的电子枪其主要缺点是枪体的发射表面 比较大并且发射电流难以控制。通过调节外加电压 可控制发射电流和发射表面。
透射电子显微镜——结构与成像原理
（2）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。聚光镜就是用来 会聚电子枪射出的电子束，以最小的损失照明样品，调节照明 强度、孔径角和束斑大小。
如果采用单个聚光镜，短焦距使的 样品室的空间有限，给更换样品等 操作带来不便。因此，通常采用双 聚光镜系统。外加一个聚光镜光栏。
(1) 对现有设备进行数字化改造的基本条件已经具备(包括高分辨 率 CCD 摄像机、高性能计算机和较为成熟的图像处理技术等)。 (2) 我国现有八十年代购买的国外电镜数百台，如能通过配置数 字图像接收处理系统使其基本能够完成透射电镜图像的数字化和 处理分析，达到透射电镜升级改造的目的，将可以较少的投入， 产生较大的社会经济效益。
我国各科研院所和大专院校的现有电镜设备，基本上是直接 购买国外先进的电镜或者在原有电镜的基础上改造升级。清 华大学材料工程学院所购日本电子的 JEM-2010F 和JEM200CX 实现了图像的实时采集和数字化，具有良好的图像质 量，但价格昂贵，每套图像处理系统报价在 6-8 万美元。
北京有色金属研究院在原有透射电镜 JEM-120F 的基础上改 造了电镜的结构，使其能够实时采集图像并转换成数字图像。
透射电子显微镜——照片实例
例5 ：单晶硅与多晶硅
（a）单晶硅
（b）多晶硅
图 单晶硅与多晶硅的高倍率透射电镜形貌
硅是集成电路产业的基础，半导体硅工业产品包括单晶硅、多晶硅、 外延片和非晶硅等，其中单晶硅具有完整的点阵晶体结构，不同的方向具 有不同的性质，是一种良好的半导材料，其纯度要求达到 99.9999% 以上 才能满足各类应用要求。利用高分辨率透射电镜可以监测单晶硅是否具有 完善的晶体结构。
（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。 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”。
透射电子显微镜——结构与成像原理
电子枪的主要类型
热发射电子枪：
钨灯丝、LaB6灯丝（逸出功约比钨丝 小一半Φ≈2.4eV） 束流密度~10A/cm2，束斑大小~4nm
透射电子显微镜——照片实例
例3 ：“非典”病毒
（a）非典型病毒示意图
（b）非典型病毒的透射电镜图
图 非典型病毒的透射电镜图片
2003年春流行的非典型肺炎由 Sars病毒引起，属管状病毒。
在透射电镜下，“非典”病毒呈不规则形状，直径约 60-220 nm。病毒粒子外包着脂肪膜，膜表面有三种糖蛋白：刺突糖 蛋白、小包膜糖蛋白、膜糖蛋白。
透射电子显微镜——结构与成像原理
第一聚光镜采用短焦距的强 磁透镜，以便获得一个缩小 的灯丝像； 在后焦面上获得尽可能小的 光斑； 改变会聚角
黑点为每个透镜的焦点
透射电子显微镜——结构与成像原理
第二聚光镜为长焦距 弱磁透镜，目的是为了 减少照明孔径，获得近 似于平行的电子束，提 高分辨率。 同时，长焦距改善了 样品室的空间，便于操 作。 第二聚光镜附近通常 设有聚光镜光栏和聚光 镜消像散器，以限制照 明孔径，改善束斑形状。
随着20世纪90年代纳米科技的发展，有 力推动了透射电镜的进一步发展，目前透 射电镜晶格分辨率最高达0.1nm，放大倍率 150万倍。
加速电压可达2000 kv的超 高压透射电镜
透射电子显微镜——发展历程与现状
我国透射电镜发展状况
我国在透射电镜的研制方面力量薄弱，至今尚未有商品化的 国产透射电子显微镜。
电子束在磁场中聚焦示意图
正是由于有了物理学和电子光学的 这些最基本的理论和发现才导致M. Knoll 和 E. Ruska 于 1932 年发明 了第一台电子显微镜。证明可用电 子束和磁透镜进行成像。
放大12倍铜网电子图像
透射电子显微镜——发展历程与现状
第一台透射电镜的诞生 1931 -1934 年 。德国学者鲁斯卡等研制成功世界
透射电子显微镜——照片实例
由以上五个通俗的例子可以发现，扫描电镜和透射电镜 作为两类最基本的电子显微镜技术，已经渗透于人类生活的 各个领域，是人类探索微观世界的有力工具之一。在此，首 先有必要对电镜的发展历史与现状作一初步的了解。
电镜照片实例 电镜发展历程与现状 透射电子显微镜的结构与成像原理 主要部件的结构与工作原理 透射电子显微镜的分辨率和放大倍数的测定
电镜照片实例 电镜发展历程与现状 透射电子显微镜的结构与成像原理 主要部件的结构与工作原理 透射电子显微镜的分辨率和放大倍数的测定
透射电子显微镜
电子与物质的相互作用
透射电子显微镜——结构与成像原理
第一节 TEM的结构与成像原理
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
【教学难点】
透射电子显微镜的工作原理
4
透射电子显微镜
电镜照片实例 电镜发展历程与现状 透射电子显微镜的结构与成像原理 主要部件的结构与工作原理 透射电子显微镜的分辨率和放大倍数的测定
透射电子显微镜——照片实例
电子显微镜通常可分为扫描电子显微镜（Scanning electron microscopy，SEM）和透射电子显微镜（Transmission electron microscopy，TEM）两类，是材料微观分析的重要工具之一， 被广泛应用于材料、化工、医学、生物等各个领域。例如 • • •
鲁斯卡（1906-1988）德国物 理学家
德国西门子公司总部
透射电子显微镜——发展历程与现状
（6） 现代透射电镜的发展水平
目前世界上生产透射电镜的厂家主要有： 日本电子、日立和美国菲利普公司。所产的 透射电镜可粗略分为： • 常规透射电镜：加速电压 100-200 kV; • 中压透射电镜：加速电压 300-400 kV； • 高压透射电镜：加速电压 1000 kV。
透射电子显微镜——结构与成像原理
第三章 透射电子显微镜
透射电子显微镜
【教学内容】
电镜照片实例 电镜发展历程与现状 透射电子显微镜的结构与成像原理 主要部件的结构与工作原理 透射电子显微镜的分辨率和放大倍数的测定
【重点掌握内容】
了解透射电子显微镜的结构与成像原理； 了解透射电子显微镜主要部件的结构与工作原理； 了解透射电子显微镜的分辨率和放大倍数的测定。
透射电子显微镜——发展历程与现状
经过七十多年的发展，今天的透射电镜已是具有高达百万倍放 大倍率，0.1—0.2nm 分辨本领而且还能对几个纳米的微小区域 进行化学分析和晶体结构分析的高放大率、高分辨率的电子光 学仪器。它已成为全面揭示物质微观特征（晶体结构、形貌、 化学成分等）的综合性仪器，是现代固体科学（包括固体物理、 固体化学、固体电子学、材料科学、地质矿物、晶体学等学科） 研究工作中必不可少的手段。
透射电子显微镜——发展历程与现状
一、发展历程
1878 年，Abbe 指出光学显微镜分辨 本领受到光波衍射的限制，给出了表 示光学显微镜分辨本领极限的公式。
1897 年，J.J. Thomson 证实了电子的 存在，1924 年，德布罗意提出微观粒 子的波粒二重性原理，计算表明电子 波长比可见光波短得多；从而为电子 显微镜能够获得更高的分辨本领提供 了理论依据。
（a）“泰坦尼克号”油轮 （b）铆钉断面的扫描电镜形貌
图 “泰坦尼克号”油轮铆钉的断面分析
“泰坦尼克号” 油轮曾号称“永不沉没之船”， 然而，在1912 年4月15日 该船的首航过程即因为与冰山碰撞而永沉北大西洋海底。有科学家通过扫描 电镜发现，在该油轮所用的铆钉断面处含有较高比例的有机成份，推测认为 这是导致铆钉在冰冷的海水中发脆，进而导致沉船事故发生的原因。
透射电子显微镜——结构与成像原理
光源
近代大型电子显微镜从结构上看，和光学透镜非常类似。
电子枪
聚光镜
聚光镜
试样 物镜
试样 物镜
中间象
目镜
毛玻璃 照相底板
光学显微镜
中间象 投影镜
观察屏 照相底板
透射电子显微镜
透射电子显微镜——结构与成像原理
一、 照明系统
电子光学系统由照明系统、成像系统和观察记录系统组成。
透射电镜
扫描电镜
透射电子显微镜——照片实例
例1：恐龙蛋化石的表面分析
（a) 恐龙蛋数码图片
(b）恐龙蛋扫描电镜图片
图 恐龙蛋壳的微观形貌
2008 年，江西赣州发现 15 枚罕见恐龙蛋化石。在肉眼下，
恐龙蛋壳表面光滑，但在扫描电镜下，其表面却并不光滑，而是
呈凹凸不平状。
透射电子显微镜——照片实例
例2：“泰坦尼克号”铆钉断面形貌
透射电子显微镜——照片实例
例4 ：甲型H1N1流感病毒
（a）一位加州患者的TEM图 （b）负染色体技术拍摄的H1N1的TEM图
图 甲型H1N1病毒的透射电镜图片
2009年开始，甲型H1N1流感在全球范围内大规模流行。典型病毒颗粒呈球 状，直径为80nm-120nm，有囊膜。囊膜上有许多放射状排列的突起糖蛋 白，分别是红细胞血凝素(HA)、神经氨酸酶(NA)和基质蛋白M2。病毒颗 粒内为核衣壳，呈螺旋状对称，直径为10nm。
场发射电子枪：
a） 在金属表面加一强电场，其表面的势 垒会变浅，由于隧道效应，金属内部的电 子将穿过势垒从其表面发射出来。这种现 象称为场发射。 b）尖端的曲率半径效应0.1um，束斑尺 寸可达10~100nm。能量分散度小于1eV， 电子束相干性好。
透射电子显微镜——结构与成像原理
热发射和场发射电子枪的比较 大多用钨和六硼化镧材料。 热发射电子枪比较便宜，并对真空要求较低； 场发射电子枪发射效率要高很多，其电流强度 大约比热发射电子枪高一个量级。 热发射的电子枪其主要缺点是枪体的发射表面 比较大并且发射电流难以控制。通过调节外加电压 可控制发射电流和发射表面。
透射电子显微镜——结构与成像原理
（2）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。聚光镜就是用来 会聚电子枪射出的电子束，以最小的损失照明样品，调节照明 强度、孔径角和束斑大小。
如果采用单个聚光镜，短焦距使的 样品室的空间有限，给更换样品等 操作带来不便。因此，通常采用双 聚光镜系统。外加一个聚光镜光栏。
(1) 对现有设备进行数字化改造的基本条件已经具备(包括高分辨 率 CCD 摄像机、高性能计算机和较为成熟的图像处理技术等)。 (2) 我国现有八十年代购买的国外电镜数百台，如能通过配置数 字图像接收处理系统使其基本能够完成透射电镜图像的数字化和 处理分析，达到透射电镜升级改造的目的，将可以较少的投入， 产生较大的社会经济效益。
我国各科研院所和大专院校的现有电镜设备，基本上是直接 购买国外先进的电镜或者在原有电镜的基础上改造升级。清 华大学材料工程学院所购日本电子的 JEM-2010F 和JEM200CX 实现了图像的实时采集和数字化，具有良好的图像质 量，但价格昂贵，每套图像处理系统报价在 6-8 万美元。
北京有色金属研究院在原有透射电镜 JEM-120F 的基础上改 造了电镜的结构，使其能够实时采集图像并转换成数字图像。
透射电子显微镜——照片实例
例5 ：单晶硅与多晶硅
（a）单晶硅
（b）多晶硅
图 单晶硅与多晶硅的高倍率透射电镜形貌
硅是集成电路产业的基础，半导体硅工业产品包括单晶硅、多晶硅、 外延片和非晶硅等，其中单晶硅具有完整的点阵晶体结构，不同的方向具 有不同的性质，是一种良好的半导材料，其纯度要求达到 99.9999% 以上 才能满足各类应用要求。利用高分辨率透射电镜可以监测单晶硅是否具有 完善的晶体结构。
（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。 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”。
透射电子显微镜——结构与成像原理
电子枪的主要类型
热发射电子枪：
钨灯丝、LaB6灯丝（逸出功约比钨丝 小一半Φ≈2.4eV） 束流密度~10A/cm2，束斑大小~4nm
透射电子显微镜——照片实例
例3 ：“非典”病毒
（a）非典型病毒示意图
（b）非典型病毒的透射电镜图
图 非典型病毒的透射电镜图片
2003年春流行的非典型肺炎由 Sars病毒引起，属管状病毒。
在透射电镜下，“非典”病毒呈不规则形状，直径约 60-220 nm。病毒粒子外包着脂肪膜，膜表面有三种糖蛋白：刺突糖 蛋白、小包膜糖蛋白、膜糖蛋白。
透射电子显微镜——结构与成像原理
第一聚光镜采用短焦距的强 磁透镜，以便获得一个缩小 的灯丝像； 在后焦面上获得尽可能小的 光斑； 改变会聚角
黑点为每个透镜的焦点
透射电子显微镜——结构与成像原理
第二聚光镜为长焦距 弱磁透镜，目的是为了 减少照明孔径，获得近 似于平行的电子束，提 高分辨率。 同时，长焦距改善了 样品室的空间，便于操 作。 第二聚光镜附近通常 设有聚光镜光栏和聚光 镜消像散器，以限制照 明孔径，改善束斑形状。
随着20世纪90年代纳米科技的发展，有 力推动了透射电镜的进一步发展，目前透 射电镜晶格分辨率最高达0.1nm，放大倍率 150万倍。
加速电压可达2000 kv的超 高压透射电镜
透射电子显微镜——发展历程与现状
我国透射电镜发展状况
我国在透射电镜的研制方面力量薄弱，至今尚未有商品化的 国产透射电子显微镜。
电子束在磁场中聚焦示意图
正是由于有了物理学和电子光学的 这些最基本的理论和发现才导致M. Knoll 和 E. Ruska 于 1932 年发明 了第一台电子显微镜。证明可用电 子束和磁透镜进行成像。
放大12倍铜网电子图像
透射电子显微镜——发展历程与现状
第一台透射电镜的诞生 1931 -1934 年 。德国学者鲁斯卡等研制成功世界
透射电子显微镜——照片实例
由以上五个通俗的例子可以发现，扫描电镜和透射电镜 作为两类最基本的电子显微镜技术，已经渗透于人类生活的 各个领域，是人类探索微观世界的有力工具之一。在此，首 先有必要对电镜的发展历史与现状作一初步的了解。
电镜照片实例 电镜发展历程与现状 透射电子显微镜的结构与成像原理 主要部件的结构与工作原理 透射电子显微镜的分辨率和放大倍数的测定
电镜照片实例 电镜发展历程与现状 透射电子显微镜的结构与成像原理 主要部件的结构与工作原理 透射电子显微镜的分辨率和放大倍数的测定
透射电子显微镜
电子与物质的相互作用
透射电子显微镜——结构与成像原理
第一节 TEM的结构与成像原理
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
【教学难点】
透射电子显微镜的工作原理
4
透射电子显微镜
电镜照片实例 电镜发展历程与现状 透射电子显微镜的结构与成像原理 主要部件的结构与工作原理 透射电子显微镜的分辨率和放大倍数的测定
透射电子显微镜——照片实例
电子显微镜通常可分为扫描电子显微镜（Scanning electron microscopy，SEM）和透射电子显微镜（Transmission electron microscopy，TEM）两类，是材料微观分析的重要工具之一， 被广泛应用于材料、化工、医学、生物等各个领域。例如 • • •
鲁斯卡（1906-1988）德国物 理学家
德国西门子公司总部
透射电子显微镜——发展历程与现状
（6） 现代透射电镜的发展水平
目前世界上生产透射电镜的厂家主要有： 日本电子、日立和美国菲利普公司。所产的 透射电镜可粗略分为： • 常规透射电镜：加速电压 100-200 kV; • 中压透射电镜：加速电压 300-400 kV； • 高压透射电镜：加速电压 1000 kV。
透射电子显微镜——结构与成像原理
第三章 透射电子显微镜
透射电子显微镜
【教学内容】
电镜照片实例 电镜发展历程与现状 透射电子显微镜的结构与成像原理 主要部件的结构与工作原理 透射电子显微镜的分辨率和放大倍数的测定
【重点掌握内容】
了解透射电子显微镜的结构与成像原理； 了解透射电子显微镜主要部件的结构与工作原理； 了解透射电子显微镜的分辨率和放大倍数的测定。
透射电子显微镜——发展历程与现状
经过七十多年的发展，今天的透射电镜已是具有高达百万倍放 大倍率，0.1—0.2nm 分辨本领而且还能对几个纳米的微小区域 进行化学分析和晶体结构分析的高放大率、高分辨率的电子光 学仪器。它已成为全面揭示物质微观特征（晶体结构、形貌、 化学成分等）的综合性仪器，是现代固体科学（包括固体物理、 固体化学、固体电子学、材料科学、地质矿物、晶体学等学科） 研究工作中必不可少的手段。
透射电子显微镜——发展历程与现状
一、发展历程
1878 年，Abbe 指出光学显微镜分辨 本领受到光波衍射的限制，给出了表 示光学显微镜分辨本领极限的公式。
1897 年，J.J. Thomson 证实了电子的 存在，1924 年，德布罗意提出微观粒 子的波粒二重性原理，计算表明电子 波长比可见光波短得多；从而为电子 显微镜能够获得更高的分辨本领提供 了理论依据。
（a）“泰坦尼克号”油轮 （b）铆钉断面的扫描电镜形貌
图 “泰坦尼克号”油轮铆钉的断面分析
“泰坦尼克号” 油轮曾号称“永不沉没之船”， 然而，在1912 年4月15日 该船的首航过程即因为与冰山碰撞而永沉北大西洋海底。有科学家通过扫描 电镜发现，在该油轮所用的铆钉断面处含有较高比例的有机成份，推测认为 这是导致铆钉在冰冷的海水中发脆，进而导致沉船事故发生的原因。