透射电子显微镜(TEM)上海交大分析测试中心.pdf

透射电子显微镜(TEM)上海交大分析测试中心.pdf

《透射电子显微镜(TEM)上海交大分析测试中心.pdf》由会员分享，可在线阅读，更多相关《透射电子显微镜(TEM)上海交大分析测试中心.pdf（99页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

实验室安全1,进入实验室前要接受安全培训，培训合格后持证上岗2，不得在实验室内从事与实验无关的活动3，在从事电、酸、碱等危险实验时，人员不得随意离开4，实验室三废不得随意抛弃，要放入指定位置5，原则上不准学生晚上独自实验，如有特殊原因需要实验，须先请示，待批准后方可6，发现不规范行为和不良现象要及时汇报。

透射电子显微镜构造、工作原理及其应用透射电子显微镜构造、工作原理及其应用梁加淼梁加淼Tel:

34206175-101Email:

上海交通大学分析测试中心透射电镜室上海交通大学分析测试中心透射电镜室ShanghaiJiaoTongUniversity纳米碳管的发现纳米碳管的发现HREMimageshowingoneendofamultiwalledcarbonnanotube.ShanghaiJiaoTongUniversity五次对称性准晶的发现五次对称性准晶的发现ShanghaiJiaoTongUniversitySi110带轴的高分辨像带轴的高分辨像J.H.Chen,Atomicimaginginaberration-correctedhighresolutiontransmissionelectronmicroscopy单原子成像单原子成像ShanghaiJiaoTongUniversity与透射电镜有关的三个人AaronKlug1982年诺贝尔化学奖年诺贝尔化学奖E.Ruska1986年诺贝尔物理奖年诺贝尔物理奖S.Iijima2002年富兰克林奖章年富兰克林奖章ShanghaiJiaoTongUniversityOutline什么是透射电子显微镜什么是透射电子显微镜透射电镜的成像原理及其构造透射电镜的成像原理及其构造选区电子衍射和衍衬理论选区电子衍射和衍衬理论透射电镜常用附件透射电镜常用附件透射电镜的应用透射电镜的应用ShanghaiJiaoTongUniversity什么是透射电子显微镜什么是透射电子显微镜sin61.0=显微镜：

显示微观世界的仪器（放大功能放大功能）电子：

电子束光源区别于（可见）光学显微镜透射：

透过样品（投影）区别于扫描电镜及其它类型电镜光学显微镜：

光学显微镜：

200nm扫描电子显微镜：

扫描电子显微镜：

1nm透射电子显微镜：

透射电子显微镜：

0.1nm光学显微镜：

光学显微镜：

200nm扫描电子显微镜：

扫描电子显微镜：

1nm透射电子显微镜：

透射电子显微镜：

0.1nm显微镜的分辨率：

可见光380780nm电子束100kV:

0.0037nm200kV:

0.00251nmX-射线4kV:

0.3nm12kV:

0.1nmShanghaiJiaoTongUniversity透射电子显微镜的发展透射电子显微镜的发展?

对微观世界奥秘的不断探索对微观世界奥秘的不断探索?

眼睛：

第一台眼睛：

第一台“光学设备光学设备”，分辨本领，分辨本领0.1mm?

光学显微镜：

光学显微镜：

19世纪，分辨本领世纪，分辨本领0.2m?

电子显微镜：

电子显微镜：

1932-33年，年，E.Ruska和和Knoll发明第一台透射电子显微镜（分辨率发明第一台透射电子显微镜（分辨率50nm）Ruska为此获得为此获得1986年诺贝尔奖年诺贝尔奖?

1936年英国制造出年英国制造出EM1（第一台商业透射电镜第一台商业透射电镜）?

电镜在材料中起作用始于电镜在材料中起作用始于1949年年Heidenreich把减薄的金属片放入电镜中进行观察。

把减薄的金属片放入电镜中进行观察。

ShanghaiJiaoTongUniversity?

自自1932年第一台电子显微镜问世来，共经历五个阶段：

年第一台电子显微镜问世来，共经历五个阶段：

?

20世纪世纪50年代中期，电子衍衬理论学的发展和应用年代中期，电子衍衬理论学的发展和应用:

Cambridge大学大学Cavendish实验室，以实验室，以Hirsch、Hovie为代表，直接观察晶体缺陷结构的实验技术及电子衍衬理论为代表，直接观察晶体缺陷结构的实验技术及电子衍衬理论?

20世纪世纪70年代初期，实验高分辨电子显微术发展年代初期，实验高分辨电子显微术发展:

Cowley在早些年提出了相位衬度理论，多层法模型美国亚利桑那州在早些年提出了相位衬度理论，多层法模型美国亚利桑那州Iijima（1971）、日本、日本Uyoda（1970,72）相继拍摄出高分辨结构像相继拍摄出高分辨结构像,开拓了直接观察原子结构的新途径，为实验观测固体中原子排列信息奠定了基础开拓了直接观察原子结构的新途径，为实验观测固体中原子排列信息奠定了基础?

20世纪世纪70年代末期到年代末期到80年代初期，高空间分辨分析电子显微学的发展：

年代初期，高空间分辨分析电子显微学的发展：

集透射电镜、衍射仪、电子探针于一身，分析纳米尺度的晶体结构、成份等。

集透射电镜、衍射仪、电子探针于一身，分析纳米尺度的晶体结构、成份等。

?

20世纪世纪80年代末期到年代末期到21世纪初期，场发射电镜时代开始世纪初期，场发射电镜时代开始:

分辨率不断提高，电镜自动控制系统改进，像记录系统革命，导致三维物质波重构；分辨率不断提高，电镜自动控制系统改进，像记录系统革命，导致三维物质波重构；STEM、EELS、Holography的发展和应用，电子结构、能带结构分析的发展和应用，电子结构、能带结构分析?

20世纪末本世纪初世纪末本世纪初,消球差电镜问世消球差电镜问世:

电子显微学发展的五重要里程碑电子显微学发展的五重要里程碑ShanghaiJiaoTongUniversity分辨率分辨率50nm第一台电镜第一台电镜ShanghaiJiaoTongUniversity名称：

名称：

HF-2000场发射枪透射电子显微镜场发射枪透射电子显微镜制造商：

株氏会社日立制作所主要技术指标：

点分辨率：

0.24nm线分辨率：

0.102nm信息分辨率：

0.18nm电子枪：

冷场发射枪物镜球差系数：

1.2mmShanghaiJiaoTongUniversity名称：

名称：

TecnaiG2F30场发射枪透射电镜场发射枪透射电镜制造商：

荷兰FEI公司主要技术指标：

点分辨率：

0.20nm线分辨率：

0.10nm物镜球差系数：

1.2mm物镜色差系数：

1.4mm信息分辨率：

0.14nmHESTEM分辨率：

0.17nm电子枪类型：

肖特基场发射枪ShanghaiJiaoTongUniversityJEM-2200FS消球差电镜消球差电镜ShanghaiJiaoTongUniversity电镜型号：

电镜型号：

JEM-2010v能谱仪型号：

能谱仪型号：

INCAOXFORDv电镜生产厂家：

日本电子株式会社电镜生产厂家：

日本电子株式会社v能谱仪生产厂家：

英国能谱仪生产厂家：

英国OXFORD公司公司v性能指标：

性能指标：

最大加速电压最大加速电压:

200KV最小束斑最小束斑:

1.5nm放大倍数放大倍数:

X501500,000点分辨率点分辨率:

0.25nm晶格分辨率晶格分辨率:

0.19nm样品倾斜角度样品倾斜角度X/Y：

42/30能谱能量分辨率：

能谱能量分辨率：

136ev元素检测范围：

元素检测范围：

BU元素元素ShanghaiJiaoTongUniversity试样透射电子衍射电子吸改电子背反射电子二次电子俄歇电子阴极发光韧致辐射X射线俄歇电子谱仪透射电子显微镜电子衍射仪X射线衍射仪电子探针仪扫描电子显微镜入射电子电子与物质相互作用产生的信息电子与物质相互作用产生的信息透射电子显微镜的成像原理透射电子显微镜的成像原理ShanghaiJiaoTongUniversity透射电子显微镜的成像原理透射电子显微镜的成像原理电子光学原理简述电子光学原理简述从功能和工作原理上讲，电子显微镜和光学显微镜是相同的电子显微镜和光学显微镜是相同的。

其功能都是将细小物体放大到肉眼可以分辨的程度；工作原理都遵从射线的工作原理都遵从射线的Abbey成象原理成象原理。

Abbey成象原理成象原理1873年，ErnstAbbe在研究如何提高显微镜的分辨率时，提出相干成像的新理论。

将一束单色平行光照射到平面物体ABC上，使整个系统成为相干成像系统。

光波经物体发生Fraunhofer衍射，在透镜后焦面上形成物的衍射花样。

透镜后焦面上所有点作为新的次波源发出相干的球面次波，在像平面上相干叠加，给出物体的像。

ShanghaiJiaoTongUniversityShanghaiJiaoTongUniversity电子显微镜成像的物理光学原理电子显微镜成像的物理光学原理）（）（rqFhQ=）（）（）（1rqhQFr=）（rqShanghaiJiaoTongUniversity电子显微镜和光学显微镜的比较电子显微镜和光学显微镜的比较项目电子显微镜光学显微镜项目电子显微镜光学显微镜射线源电子束可见光波长射线源电子束可见光波长0.0589（20kV）0.00687（1MV）7500（可见光可见光）2000（紫外线紫外线）介质真空大气透镜磁透镜玻璃透镜孔径角介质真空大气透镜磁透镜玻璃透镜孔径角3570分辨本领点分辨率分辨本领点分辨率1-3，线分辨率，线分辨率0.5-22000（可见光可见光）,1000（紫外线紫外线）放大倍数几十倍放大倍数几十倍1M数倍数倍2000倍聚焦方式电磁控制、电子计算机控制机械操作衬度质厚、衍射、相位、倍聚焦方式电磁控制、电子计算机控制机械操作衬度质厚、衍射、相位、Z-衬度吸收、反射衬度衬度吸收、反射衬度ShanghaiJiaoTongUniversity电子显微镜和光学显微镜的比较电子显微镜和光学显微镜的比较ShanghaiJiaoTongUniversity透射电镜的基本构造透射电镜的基本构造电子光学部分电子光学部分真空系统真空系统:

为电子工作环境提供高真空并防止污染为电子工作环境提供高真空并防止污染电源和控制系统电源和控制系统:

提供稳定的加速电压和电磁透镜电流提供稳定的加速电压和电磁透镜电流,实现计算机（实现计算机（CPU）的控制）的控制照明系统照明系统成像系统成像系统观察记录系统观察记录系统ShanghaiJiaoTongUniversity透射电镜的基本构造透射电镜的基本构造照明系统照明系统成像系统成像系统观察记录系统观察记录系统ShanghaiJiaoTongUniversity?

电子枪作用：

提供稳定、单色高能电子束流电子枪作用：

提供稳定、单色高能电子束流?

电子枪组成：

电子发生器和加速阳极组成电子枪组成：

电子发生器和加速阳极组成?

电子枪的种类电子枪的种类?

热发射电子枪热发射电子枪?

发卡式钨丝?

LaB6灯丝?

场发射电子枪场发射电子枪?

冷场发射枪?

热场发射枪照明系统照明系统电子枪电镜的光源电子枪电镜的光源ShanghaiJiaoTongUniversity各种电子枪的特性比较各种电子枪的特性比较热电子发射热电子发射场发射场发射热阴极热阴极FEG枪源枪源WLaB6ZrO/W（100）W（100）冷阴极冷阴极FEGW（310）亮度200kV（A/cm2sr）51055106510851085108光源尽寸（nm）50,00010,000100-100010-10010-100能量发散度（eV）2.31.50.6-0.80.6-0.80.3-0.5真空度（Pa）10-310-510-710-710-8使用条件温度（K）2,8001,8001,8001,600300电流（A）100201002010020100短时间稳定度1%1%1%7%5%长时间稳定度1%/h3%/h1%/h6%/h5%/15min发射电流效率100%100%10%10%1%维修无需无需安装时稍费时间更换时要安装数次无需无需安装时稍费时间更换时要安装数次每隔数小时必须进行一次闪光处理每隔数小时必须进行一次闪光处理价格/操作性便宜便宜/简单便宜简单便宜/简单贵简单贵/容易贵