材料分析方法总结
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M 总＝M 物 M中 M 投
二、成像系统
成像系统由物镜、中间镜和投影镜构成。 (3)投影镜
短焦距强磁透镜，最后一级放大像，最终显示到荧 光屏上，称为三级放大成像。
具有很大的景深和焦长。
二、成像系统
样品在物镜的物平面上，物镜的像平面是中间镜的物平面， 中间镜的像平面是投影镜的物平面，荧光屏在投影镜的像平 面上。 物镜和投影镜的放大倍数固定，通过改变中间镜的电流来调 节电镜总M。 M越大，成像亮度越低，成像亮度与M2成反比。 高性能TEM大都采用5级透镜放大，中间镜和投影镜有两级 。 放大成像操作：中间镜的物平面和物镜的像平面重合，荧光 屏上得到放大像。 电子衍射操作：中间镜的物平面和物镜的后焦面重合，得到 电子衍射花样。
① 阴极，又称灯丝，一般由0.030.1mm钨丝作成V或Y形状。
② 阳极 ➢加速从阴极发射出的电子。 ➢为了操作安全，一般是阳极接地 ，阴极带有负高压。 -50-200kV
一、Fra Baidu bibliotek明系统
（1）电子枪 电子枪是TEM的电子源。 常用的是热阴极三极电子枪， 由发夹形钨丝阴极、阳极和栅 极组成。
③ 栅极 会聚电子束；控制电子束电流大小，调节像的亮度。
➢对样品台的要求：使样品铜网牢固地夹持在样品座中，并保 持良好的热、电接触，减小因电子照射引起的热或电荷堆积 产生的样品损伤或图相漂移。
➢在晶体结构分析中，利用样品倾斜和旋转装置可以测定晶体 的位向、镶边石的惯习面以及析出相方位等。
对于晶体样品，样品台应具有三个方向的平移及至少绕一个轴的倾斜，以便实现观 察点的选择和晶体取向调整。 透射电镜通常配备精度很高的侧插式样品平移和倾斜装置，称双倾台(见图9-8)。沿 相互垂直的OX 和 OY 方向的平移值为1mm ；绕 OX 轴和 OY 轴可倾转 40 左右 。
透射电子显微镜的构成 高压系统
真空系统
10-3 Pa 或 10-6 Pa
透射电子显微镜的构成 控制系统
观察和记录系统
现代的透射电镜常使用慢扫描CCD相机，这种CCD数字成 像技术可将电子显微图像（或电子衍射花样）转接到计算机 的显示器上，图像观察和存储都很方便。
电子显微镜工作时，整个电子通道都必须置于真空系统内。 新式的电子显微镜中电子枪、镜筒和照相室之间都装有气阀 ，各部分都可以单独抽真空和单独放气。
第九章 透射电子显微镜
第一节 透射电子显微镜的结构和成像原理
第二T节r透a射n电s镜m的i主s要s性io能n参数e及le测c定tron 第三节 样品的制m备icroscope
第一节 透射电子显微镜的结构和成像原理
以波长极端短的电子束作为照 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。
场发射电子枪
一、照明系统
(2) 聚光镜
作用：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。
一般采用双聚光镜系统。
➢ 第一聚光镜为强励磁透镜，束斑 缩小率为10-50倍左右，将电子 枪第一交叉点束斑缩小为φ15μm；
➢ 第二聚光镜为弱励磁透镜，适焦 时放大倍数为2倍左右，结果在 样品平面上可获得φ2-10μm的 照明电子束斑。
二、成像系统
高倍放大
电子衍射
成像系统光路
透射电镜外观参见图9-5；透射电镜镜筒结构和真空系统参见 图9-6。高性能透射电镜多采用5级(或5级以上)放大成像
图9-5 CM300透射电镜外观图
图9-6 JEM-2010F透射电镜 a) 镜筒剖面图 b) 真空系统13
三、观察记录系统
观察和记录装置包括荧光屏和照相机结构。 人眼无法观测电子，TEM中的电子信息通过荧光屏和 照相底版转换为可观察图像。
图9-8 侧插式样品倾斜装置
透射电子显微镜的构成
测插式样品倾斜装置
二、电子束平移和倾斜装置 如图9-9，利用电磁偏转器可实现电子束平移和倾斜。其
原理是利用上、下两个偏转线圈联动
若上下偏转线圈使电子束偏转角度 相等但方向相反， 则可
由电子光学系统、电源与控制 系统及真空系统三部分组成。
电子光学系统通常称镜筒，是
TEM的核心，它的光路原理与
透射光学显微镜十分相似。其
分为三部分：照明系统、成像
系统和观察记录系统。
（a）
（b）
一、照明系统
（1）电子枪 电子枪是TEM的电子源。 常用的是热阴极三极电子枪， 由发夹形钨丝阴极、阳极和栅 极组成。
第二节 主要部件的结构与工作原理
一、样品平移与倾斜装置（样品台） 电镜样品小而薄，通常用外径3mm的样品铜网支持，网 孔或方或圆，约0.075mm，如图所示：
图9-7 支撑粉末样品的铜网 a) 方孔 b) 圆孔
➢样品台作用：承载样品，并使样品能在物镜极靴孔内平移、
旋转、倾斜。
➢
目的：选择感兴趣的样品区域或位向进行观察分析。
辨率越高。 ➢ 物镜光阑不仅具有减小球差、像散和色差的作用，而且可以提
高图像的衬度。
极靴:是电机磁极一个独特的结构,由软磁材料（如纯铁 ）制成的中心穿孔的柱体对称芯子，被称为极靴。 用极靴一般是为了获得较好的线性分布。
二、成像系统
成像系统由物镜、中间镜和投影镜构成。
(2)中间镜 成二次像。 是一个弱励磁的长焦距变倍率透镜，0～20倍可调。 利用中间透镜的可变倍率来控制电镜的总放大倍数。
二、成像系统
成像系统由物镜、中间镜和投影镜构成。
(1) 物镜 作用：用来形成第一幅高分辨率电子显微图像或电子衍射花样 的透镜。 TEM的分辨率主要取决于物镜
通常采用强激磁，短焦距的物镜，放大倍数较高，一般为100～300 倍，目前高质量物镜分辨率可达0.1nm左右。
物镜的分辨率决定于极靴的形状和加工精度。 ➢ 一般来说，极靴的内孔和上下极靴之间的距离越小，物镜的分
电子枪的重要性仅次于物镜。决定像的亮度、图像稳定度和 穿透样品的能力。
➢在高性能分析性透射电镜 中多采用场发射电子枪（ FEG），可分为冷阴极 FEG和热阴极FEG。
➢在金属表面加一强电场， 金属便面的势垒会变浅，由 于隧道效应，金属内部电子 将穿过势垒从其表面发射出 来，这种现象为场发射。
➢为使阴极电场集中，将尖 端的曲率半径之城小于0.1 微米的尖锐形状，这种阴极 就称为发射极。
二、成像系统
成像系统由物镜、中间镜和投影镜构成。 (3)投影镜
短焦距强磁透镜，最后一级放大像，最终显示到荧 光屏上，称为三级放大成像。
具有很大的景深和焦长。
二、成像系统
样品在物镜的物平面上，物镜的像平面是中间镜的物平面， 中间镜的像平面是投影镜的物平面，荧光屏在投影镜的像平 面上。 物镜和投影镜的放大倍数固定，通过改变中间镜的电流来调 节电镜总M。 M越大，成像亮度越低，成像亮度与M2成反比。 高性能TEM大都采用5级透镜放大，中间镜和投影镜有两级 。 放大成像操作：中间镜的物平面和物镜的像平面重合，荧光 屏上得到放大像。 电子衍射操作：中间镜的物平面和物镜的后焦面重合，得到 电子衍射花样。
① 阴极，又称灯丝，一般由0.030.1mm钨丝作成V或Y形状。
② 阳极 ➢加速从阴极发射出的电子。 ➢为了操作安全，一般是阳极接地 ，阴极带有负高压。 -50-200kV
一、Fra Baidu bibliotek明系统
（1）电子枪 电子枪是TEM的电子源。 常用的是热阴极三极电子枪， 由发夹形钨丝阴极、阳极和栅 极组成。
③ 栅极 会聚电子束；控制电子束电流大小，调节像的亮度。
➢对样品台的要求：使样品铜网牢固地夹持在样品座中，并保 持良好的热、电接触，减小因电子照射引起的热或电荷堆积 产生的样品损伤或图相漂移。
➢在晶体结构分析中，利用样品倾斜和旋转装置可以测定晶体 的位向、镶边石的惯习面以及析出相方位等。
对于晶体样品，样品台应具有三个方向的平移及至少绕一个轴的倾斜，以便实现观 察点的选择和晶体取向调整。 透射电镜通常配备精度很高的侧插式样品平移和倾斜装置，称双倾台(见图9-8)。沿 相互垂直的OX 和 OY 方向的平移值为1mm ；绕 OX 轴和 OY 轴可倾转 40 左右 。
透射电子显微镜的构成 高压系统
真空系统
10-3 Pa 或 10-6 Pa
透射电子显微镜的构成 控制系统
观察和记录系统
现代的透射电镜常使用慢扫描CCD相机，这种CCD数字成 像技术可将电子显微图像（或电子衍射花样）转接到计算机 的显示器上，图像观察和存储都很方便。
电子显微镜工作时，整个电子通道都必须置于真空系统内。 新式的电子显微镜中电子枪、镜筒和照相室之间都装有气阀 ，各部分都可以单独抽真空和单独放气。
第九章 透射电子显微镜
第一节 透射电子显微镜的结构和成像原理
第二T节r透a射n电s镜m的i主s要s性io能n参数e及le测c定tron 第三节 样品的制m备icroscope
第一节 透射电子显微镜的结构和成像原理
以波长极端短的电子束作为照 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。
场发射电子枪
一、照明系统
(2) 聚光镜
作用：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。
一般采用双聚光镜系统。
➢ 第一聚光镜为强励磁透镜，束斑 缩小率为10-50倍左右，将电子 枪第一交叉点束斑缩小为φ15μm；
➢ 第二聚光镜为弱励磁透镜，适焦 时放大倍数为2倍左右，结果在 样品平面上可获得φ2-10μm的 照明电子束斑。
二、成像系统
高倍放大
电子衍射
成像系统光路
透射电镜外观参见图9-5；透射电镜镜筒结构和真空系统参见 图9-6。高性能透射电镜多采用5级(或5级以上)放大成像
图9-5 CM300透射电镜外观图
图9-6 JEM-2010F透射电镜 a) 镜筒剖面图 b) 真空系统13
三、观察记录系统
观察和记录装置包括荧光屏和照相机结构。 人眼无法观测电子，TEM中的电子信息通过荧光屏和 照相底版转换为可观察图像。
图9-8 侧插式样品倾斜装置
透射电子显微镜的构成
测插式样品倾斜装置
二、电子束平移和倾斜装置 如图9-9，利用电磁偏转器可实现电子束平移和倾斜。其
原理是利用上、下两个偏转线圈联动
若上下偏转线圈使电子束偏转角度 相等但方向相反， 则可
由电子光学系统、电源与控制 系统及真空系统三部分组成。
电子光学系统通常称镜筒，是
TEM的核心，它的光路原理与
透射光学显微镜十分相似。其
分为三部分：照明系统、成像
系统和观察记录系统。
（a）
（b）
一、照明系统
（1）电子枪 电子枪是TEM的电子源。 常用的是热阴极三极电子枪， 由发夹形钨丝阴极、阳极和栅 极组成。
第二节 主要部件的结构与工作原理
一、样品平移与倾斜装置（样品台） 电镜样品小而薄，通常用外径3mm的样品铜网支持，网 孔或方或圆，约0.075mm，如图所示：
图9-7 支撑粉末样品的铜网 a) 方孔 b) 圆孔
➢样品台作用：承载样品，并使样品能在物镜极靴孔内平移、
旋转、倾斜。
➢
目的：选择感兴趣的样品区域或位向进行观察分析。
辨率越高。 ➢ 物镜光阑不仅具有减小球差、像散和色差的作用，而且可以提
高图像的衬度。
极靴:是电机磁极一个独特的结构,由软磁材料（如纯铁 ）制成的中心穿孔的柱体对称芯子，被称为极靴。 用极靴一般是为了获得较好的线性分布。
二、成像系统
成像系统由物镜、中间镜和投影镜构成。
(2)中间镜 成二次像。 是一个弱励磁的长焦距变倍率透镜，0～20倍可调。 利用中间透镜的可变倍率来控制电镜的总放大倍数。
二、成像系统
成像系统由物镜、中间镜和投影镜构成。
(1) 物镜 作用：用来形成第一幅高分辨率电子显微图像或电子衍射花样 的透镜。 TEM的分辨率主要取决于物镜
通常采用强激磁，短焦距的物镜，放大倍数较高，一般为100～300 倍，目前高质量物镜分辨率可达0.1nm左右。
物镜的分辨率决定于极靴的形状和加工精度。 ➢ 一般来说，极靴的内孔和上下极靴之间的距离越小，物镜的分
电子枪的重要性仅次于物镜。决定像的亮度、图像稳定度和 穿透样品的能力。
➢在高性能分析性透射电镜 中多采用场发射电子枪（ FEG），可分为冷阴极 FEG和热阴极FEG。
➢在金属表面加一强电场， 金属便面的势垒会变浅，由 于隧道效应，金属内部电子 将穿过势垒从其表面发射出 来，这种现象为场发射。
➢为使阴极电场集中，将尖 端的曲率半径之城小于0.1 微米的尖锐形状，这种阴极 就称为发射极。