透射电镜蒋坤

1、1.透射电镜的工作原理和特点透射电镜的工作原理和特点 透射电镜透射电镜：是以波长极短的电子束作为照明源，用电子透镜聚焦成是以波长极短的电子束作为照明源，用电子透镜聚焦成 像的一种具有高分辨本领、高放大倍数的电子光学仪器。像的一种具有高分辨本领、高放大倍数的电子光学仪器。 四部分：四部分：电子光学系统、电源系统、电子光学系统、电源系统、 真空系统、真空系统、 操作控制系统操作控制系统 透过样品的电子束强度，经过物镜聚焦放大在其平面上形成一幅透过样品的电子束强度，经过物镜聚焦放大在其平面上形成一幅 反映这些信息的透射电子像，经过中间镜和投影镜进一步放大，反映这些信息的透射电子像，经过中间镜和投影镜

2、进一步放大， 在荧光屏上得到三级放大的最终电子图像，还可将其记录在电子在荧光屏上得到三级放大的最终电子图像，还可将其记录在电子 感光板或胶卷上。感光板或胶卷上。 透镜电镜和普通光学显微镜的光路是相似的，如下透镜电镜和普通光学显微镜的光路是相似的，如下 图所示图所示: 表6-2光学显微镜与透射电镜的比较 高压系统 真空系统 控制系统 观察和记录系统 汕头大学医学院有一台透射电子显微镜。生产厂家为汕头大学医学院有一台透射电子显微镜。生产厂家为 日本电子株式会社（日本电子株式会社（JEOL)。 电镜型号：电镜型号：JEM-1400， 最高分辨率：最高分辨率：0.20nm， 放大倍数：放大倍数：80万

3、万 。 vJEM-1400是一款拥有优秀成像和分析能力一体的高性能, 高对比度,操作简便的 120KV透射电子显微镜.加速电压从 40KV到120KV可调,适合生物,聚合物和材料科学应用。 v配备新的JENIE软件,JEM-1400提供完整的一套用户指 南,不仅可以帮助透射电子显微镜的初学者尽快熟悉电镜, 还可使有经验的用户了解高级性能. Windows操作界面 以最新的Windows为基础,可以通过TCP/IP联接和网络 浏览器实现远程操作和通讯。 vJEM-1400还支持可选件:STEM数字成像/扫描电路,可在标 准的操作界面上显示STEM 图像(明/暗场).也可附加EDS 实现元素分析。

4、 具有高能量的入射电子束与固体物质表面的原子核或核外电具有高能量的入射电子束与固体物质表面的原子核或核外电 子发生作用，产生如图所示的物理信号。子发生作用，产生如图所示的物理信号。 透射电镜检测的都是透射电子透射电镜检测的都是透射电子 电子枪电子枪 电子枪是透射电镜的电子源。因为电电子枪是透射电镜的电子源。因为电 子枪决定了像的亮度、图像稳定度和穿透子枪决定了像的亮度、图像稳定度和穿透 样品能力，所以相应地要求其亮度、发射样品能力，所以相应地要求其亮度、发射 稳定度和加速电压都要高。稳定度和加速电压都要高。 最常用的加速电压为最常用的加速电压为50100kV，近来，近来 超高电压电镜的加速电压

5、已达数千超高电压电镜的加速电压已达数千kV。 电子枪电子枪 （2）照明系统照明系统 照明系统的作用：照明系统的作用： 提供光源，控制其稳定度、照明强度和提供光源，控制其稳定度、照明强度和 照明孔径角；照明孔径角； 选择照明方式选择照明方式(明场或暗场成像明场或暗场成像)。 （5）像的衬度 v如果像不具有足够的衬度，即使电镜有极高如果像不具有足够的衬度，即使电镜有极高 的分辨率和放大倍数，人的眼睛也不能辨认。的分辨率和放大倍数，人的眼睛也不能辨认。 因此，高的分辨率，适宜的放大倍数和衬度因此，高的分辨率，适宜的放大倍数和衬度 是电镜图像的三大要素。是电镜图像的三大要素。 v衬度即图像的对比度，它

6、是由电子与固体物衬度即图像的对比度，它是由电子与固体物 质相互作用时，发生散射造成的。质相互作用时，发生散射造成的。 v主要包括：吸收衬度，衍射衬度和位相衬度。主要包括：吸收衬度，衍射衬度和位相衬度。 1） 吸收衬度（质厚衬度，散射衬度） v随样品原子序数增加（厚度增加），电子受随样品原子序数增加（厚度增加），电子受 到散射的机会增加。因此，样品中任意两个到散射的机会增加。因此，样品中任意两个 相邻区域，由于组成元素不同（原子序数不相邻区域，由于组成元素不同（原子序数不 同）或厚度不同，均会对电子产生不同程度同）或厚度不同，均会对电子产生不同程度 的散射。当散射电子被物镜光阑挡住不能成的散射。

7、当散射电子被物镜光阑挡住不能成 像时，则样品中散射强的部分在像中较暗，像时，则样品中散射强的部分在像中较暗， 而样品中散射较弱的部分在像中显得较亮，而样品中散射较弱的部分在像中显得较亮， 从而形成像的衬度，称为吸收衬度（或称质从而形成像的衬度，称为吸收衬度（或称质 厚衬度）。厚衬度）。 tG B B A A A 小孔径角成像意味着只允许样品散射角小于小孔径角成像意味着只允许样品散射角小于的散射电的散射电 子通过物镜光阑成像，所有大于子通过物镜光阑成像，所有大于的都被物镜光阑挡掉，不的都被物镜光阑挡掉，不 参与成像。参与成像。 2）衍射衬度 v 在观察结晶性试样时，在结晶试样斜线部分，在观察结晶

8、性试样时，在结晶试样斜线部分， 引起布拉格反射，衍射电子聚焦于物镜后面的一引起布拉格反射，衍射电子聚焦于物镜后面的一 点，被物镜光阑挡住，只有透射电子通过光阑参点，被物镜光阑挡住，只有透射电子通过光阑参 与成像而形成的衬度称为衍射衬度。与成像而形成的衬度称为衍射衬度。这时，试样这时，试样 中斜线部分的在像中是暗的，得到的像称为明场中斜线部分的在像中是暗的，得到的像称为明场 像像(透射电子成像）。透射电子成像）。移动光阑使衍射电子通过光移动光阑使衍射电子通过光 阑成像，透射电子被光阑挡住，得到暗场像阑成像，透射电子被光阑挡住，得到暗场像（衍（衍 射电子成像）。射电子成像）。 3）位相衬度 v位相

9、衬度是由于透射电位相衬度是由于透射电 子与衍射电子在离开试子与衍射电子在离开试 样后发生干涉产生的衬样后发生干涉产生的衬 度。度。 v透射电子行程透射电子行程L，衍射，衍射 电子的行程（电子的行程（L2+d2)1/2, 当二者的光程差为当二者的光程差为的整的整 数倍时产生干涉。数倍时产生干涉。 粉末样品 v胶粉混合法胶粉混合法 玻璃片玻璃片 火棉胶溶火棉胶溶 液液 . 粉末粉末 对研 . 干燥后取干燥后取 下膜下膜 支持膜法透射电镜图像 6000 a-墨汁墨汁(1:10) b-ZnO c-白垩颗粒白垩颗粒d-聚苯乙烯塑料球聚苯乙烯塑料球 a-样品及电子强度示意图样品及电子强度示意图b-0.3%C钢，钢，600回火回火0.5h，6000 塑料一级复型塑料一级复型 a-投影投影 b-喷碳喷碳 投影和喷碳示意