电子显微镜及其应用(96张)PPT

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 1M 2 M n
可达10 6 ~107数量级。
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第三节 电子衍射
一、电子衍射的形成：
借用光学透镜的方法描述电子衍射：
非晶——漫散射环 结晶——锋锐衍射束（斑）
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相同点 不同点
电子衍射与X射线的比较
比较项目 符合 Bragg 方程 规定的衍射条件
氯代酞氰铜 的高分辨电 子显微象及 计算机模拟 原子排布图
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氮化硅的结构像 26
第五节 试样的制备及应用
一、高分子试样在电镜观察时受以下几方面影响： 1、真空度 2、电子损伤 3、电子束透射能力： 200kV加速电压下 切片厚度应在100nm 以下。
二、试样制备的一般操作： 1、网的种类： 材料：铜、镍、 不锈钢、 尼龙等
强, 固体粉末
在电镜中进行电子衍射是一种有效的分析方法,灵敏度
总结
高,能方便地把几十纳米大小的微晶显微像和衍射分析
结合起来, 做到“既能看到，也能知道”
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二、电子衍射谱举例： a、单晶电子衍射谱：
特点：同时有大量衍射斑点出现。
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b、多晶电Βιβλιοθήκη Baidu衍射谱：
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第四节 高分辨电子显微方法
Si3N4——SiC晶界的高分辨象（加速电压400kV) 24
和几何关系 物质波性质
衍射强度 I
散射能力
穿透能力
电子衍射
X 射线衍射
2dsin=
电子—带电 晶体内部静电场 分布 ~Z4/3 轻重原子散射能 力相差不大 强, 衍射强度高 样品尺寸: 10-6~10-5 cm 曝光时间短 弱, 研究微晶表 面、薄膜的晶体 结构
电磁波--中性 晶体电子密度分 布 ~Z2 轻重原子散射能 力相差较大 弱, 衍射强度低 样 品 尺 寸 : 10-1 cm 曝光时间长
➢ 1926年，德国学者Busch:具有轴对称的磁场对电子束起着透
镜的作用，有可能使电子束聚焦成像。
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光学显微镜与电子显微镜比较
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电子显微镜分类
➢ 一 透射电镜（TEM)
二 扫描电镜（SEM)
H-800 TEM Hitachi S-4700
JEM 2010
世界电镜几大厂商：
Tecnai F20
日本日立公司（Hitachi-）
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2、支持膜：
对支持膜的要求：
（1）有一定的机械强度；
（2）电子束照射下稳定性好；
（3）容易透过电子射线；
（4）本身在实验条件下无结构；
（5）化学稳定性好；
60年代 商品扫描电子显微镜（SEM）
普通扫描电镜 （W灯丝）分辨率3nm 配备EDS、拉伸、WDS、加热、冷冻 样品台、背散射电子探头
低压扫描电镜 1~100eV
低能扫描电镜
场发射电子枪扫 描电镜
分辨率0.5nm
环境扫描电镜可 变真空度
1Pa~300Pa
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第一章 透射电子显微镜（TEM）
➢ 第一节 电子与物质的作用 ➢ 第二节 电子显微镜成象的三大要素 ➢ 第三节 电子衍射 ➢ 第四节 高分辨电子显微方法 ➢ 第五节 试样的制备及应用
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第一节 电子与物质的作用
特征散X射二 背 吸射俄电线次散收、歇透子：电射电弹电射探能子电子性入子电针谱：子：散射：子（仪电：射俄：子E（、P歇透ME扫非二AD电射)S次描弹） 。子电电电性、能镜子镜散波谱（（射谱仪TES仪（ME）M（A）EWSD）S）、
特征X射线
背散射电子
荧光
俄歇电子
感应电导
吸收电子
与样品的原子序数及样品厚度有关。
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衍射衬度： 晶体满足布拉格衍射条件，发生衍射。
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相位衬度： 相位衬度——散射波和入射波发生干涉产生的衬度。
条件：试样厚度小于10nm，细节1nm以下，此时以 相位衬度为主。
碳纳米管壁的晶格条纹像 d=0.34nm
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三、放大倍数：
（人眼）
光学显微镜的放大倍数 = （显微镜、仪器）
倾斜台 配备STEM具有HAADF功能
1931年，德国学者Knoll和Ruska获得了放大12-17倍的电子光学系 统中的光阑像，证明可用电子束和电磁透镜得到电子像。
1931-1933年， Ruska Ruska等做出了世界上第一台透射电子显微
镜。 Ruska因此获得了1986年的诺贝尔物理学奖。
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日本电子公司（Jeol-JEM,JSM）
美国的公司FEI（Tecnai）
德国的蔡司公司(Zesis)等。
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1939年 第一台商品透射电子显微镜（TEM）
高压（TEM）（W，LaB6阴极） 加速电压200kV、300kV、400kV
超高压（TEM） 加速电压10MV
场发射电子枪（TEM）加速电压200kV 点分辨率0.19nm，晶格分辨率0.1nm 分析型可配EDS(分辨率0.5nm) 、EELS、拉伸、加热、冷冻、
一、分辨率（分辨能力）： 能分清两个点的中心距离的最小尺寸。
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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。 当可见光波长为500nm时，=0.2um
c、电子显微镜的分辨率：BCs¼¾ B—常数； Cs —球差系数； —电子波长。
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经相对论修正后的加速电压与电子波长对应值
加速电压（v) 1 100 10000 100000 200000 300000 1000000
电子波长（nm) 1.226 0.123 0.0122 0.003701 0.002508 0.001969 0.000872
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二、衬度： 质厚衬度（吸收衬度）：
及其应用
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➢ 1924年，德国科学家De Broglie：任何一种接近光速运动的 粒子都具有波动本质。
➢ 1926-1927年，Davission 、 Germer 和Thompson Reid 用 电子衍射现象验证了电子的波动性，发现电子波长比X光还 要短，从而联想到可用电子射线代替可见光照明样品来制作 电子显微镜，以克服光波长在分辨率上的局限性 。
试样
透射电子
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透射电镜结构
➢ 一.电子光学系统
照明系统
电子枪:阳极、栅极、阴极 聚光镜：第一聚光镜、第二聚光镜
成像系统：物镜、中间镜、投影镜
观察记录系统：观察室、荧光屏、底片盒
➢ 二.真 空 系 统：旋转泵和扩散泵
➢ 三.电 源 系 统
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透 射 电 子 显 微 镜 结 构
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第二节 电子显微镜成象的 三大要素