电子显微镜培训资料

[Organic Chemistry and Physical Chemistry of Polymers, p. 135]
玻纤增强PP的复合相粘合考察
Electron Microscopy of Polymers, p. 414
每一次的加油，每一次的努力都是为 了下一 次更好 的自己 。20.11. 2520.1 1.25We dnesd ay, November 25, 2020 天生我材必有用，千金散尽还复来。0 4:36:57 04:36:5 704:36 11/25/ 2020 4:36:57 AM 安全象只弓，不拉它就松，要想保安 全，常 把弓弦 绷。20. 11.2504 :36:570 4:36N ov-202 5-Nov- 20 得道多助失道寡助，掌控人心方位上 。04:36: 5704:3 6:5704: 36Wed nesday, November 25, 2020 安全在于心细，事故出在麻痹。20.11. 2520.1 1.2504: 36:5704 :36:57 Novem ber 25, 2020 加强自身建设，增强个人的休养。202 0年11 月25日 上午4时 36分20 .11.252 0.11.25 扩展市场，开发未来，实现现在。202 0年11 月25日 星期三 上午4时 36分57 秒04:3 6:5720. 11.25 做专业的企业，做专业的事情，让自 己专业 起来。2 020年1 1月上 午4时36 分20.1 1.2504: 36Nov ember 25, 2020 时间是人类发展的空间。2020年11月2 5日星 期三4时 36分57 秒04:3 6:5725 November 2020 科学，你是国力的灵魂；同时又是社 会发展 的标志 。上午4 时36分 57秒上 午4时3 6分04: 36:5720 .11.25 每天都是美好的一天，新的一天开启 。20.11. 2520.1 1.2504: 3604:36 :5704:3 6:57N ov-20 人生不是自发的自我发展，而是一长 串机缘 。事件 和决定 ，这些 机缘、 事件和 决定在 它们实 现的当 时是取 决于我 们的意 志的。2 020年1 1月25 日星期 三4时36 分57秒 Wedn esday, November 25, 2020 感情上的亲密，发展友谊；钱财上的 亲密， 破坏友 谊。20. 11.2520 20年11 月25日 星期三 4时36 分57秒2 0.11.25
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]
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。
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。
谢谢大家！
Transmission Electron Microscope, TEM
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。
Electron Microscopy
透射电子显微镜TEM
TEM构造 TEM制样
薄膜制备 染色技术 复型技术
TEM应用实例
HIPS结构探测 相形态结构表征
扫描电子显微镜SEM
SEM构造 SEM制样 SEM应用实例
相结构表征 形貌观察 两相粘合状态考察
光波经由透镜折射到像平面上会与周围区 域的光波发生干涉现象（衍射）。这使得 物点经过透镜成的像在像平面上不再是一 个像点，而是一个Airy亮斑。
[Transmission Electron Microscopy, 2nd Edition, p. 7]
（1）透射电子
入射电子穿过样品而与其无相互作用，则形成直接透 射电子。
（2）散射电子
入射电子穿透到离核很近的地方被反射，反射角的大 小取决于入射电子的能量及离核的距离，因而实际上 任何方向都有散射。
染色可用于增加反差，所谓染色是指给特 定的结构引入重原子而改变衬度的方法。
常用的染色剂有四氧化锇、四氧化钌、三 氟乙酸汞、磷钨酸、碘、氯磺酸和硫化银 等。其中四氧化锇广泛应用于含不饱和双 键的聚合物染色，染色反应如下。
CH + OsO4
CH
CH O OsO2
CH O
CH O
Owk.baidu.comCH
Os
CH O
O CH
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。
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。
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。
HIPS的制备通常是在PS基体中引入韧性的 橡胶，HIPS具有两相结构，橡胶以微粒状 分散于连续的的塑料相中。
Electron Microscopy of Polymers, p. 354
不同组成的PMMA/PS共混体系的相结构
[Microscopy Techniques for Materials Science, pp. 214 & 219]
Scanning Electron Microscope, SEM
由于SEM是用二次电子和背景散射电子成 像，因此，在仪器构造上（主要是检测系 统）与TEM有很大的差别。
SEM制样比较简单，一般将样品直接用双 面胶粘在铝质样品座上即可。
若样品为不良导体，SEM观察时表面会积 累电荷，降低观察效果，因此需要将其表 面喷镀一层厚度约为10-50 nm的导电材料。
（2）二级复型法
先用塑性材料制备试样表面的初级复型，再用 质密的复型材料覆盖初级复型的表面，然后将 二者分离。
TEM在聚合物分析表征中主要用于内部细 微形态、微孔大小分布、复合材料的形态 结构和分子量分布等。
聚乙烯单晶的TEM照 片（左图）和AFM照 片（下图）
[Polymer Microscopy, 3rd Edition, p. 136]
另外，利用蚀刻除去一部分结构，可突出 感兴趣的结构。主要的蚀刻方法有溶剂蚀 刻、酸蚀刻和等离子蚀刻。
双连续相-组成为 50/50的PP/LDPE
海岛相-组成为30/70 的PP/LDPE
“海-岛”相结构表征
包覆型“海-岛”相结 构
[Multiphase Polymer-Based Materials, pp. 7 & 8]
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。
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定义 为透镜能分辨的最小间距，即透镜分辨率。
由于受到光衍射的限制，光学显微镜的极 限分辨率为0.2 m左右。
为了得到分辨率更高的显微镜，就必须采 用波长更短的波。
除了电磁波谱外，在物质波中，电子波不 仅具有短波长，而且存在使之发生折射聚 焦的物质，所以电子波可以作为照明光源， 由此形成电子显微镜。
（3）二次电子
入射电子撞击样品表面原子的外层电子，把它激发出 来，形成二次电子。
透射电子显微镜（Transmission Electron Microscope, TEM）用直接透射电子以及弹 性或非弹性散射的透射电子成像。
扫描电子显微镜（Scanning Electron Microscope, SEM）用背景散射电子和二次 电子成像。