湖南大学：《材料测试技术（材料X射线衍射与电子显微分析）》课程教学资源（PPT课件讲稿）第八章 透射电子显微镜

第八章透射电子显微镜 的结构原理 2021/2/22

2021/2/22 1 第八章 透射电子显微镜 透射电镜的结构原理 射透电镜的主要性能

2.1透射电镜的结构原理 目前,风行于世界的大型电镜,分辨本领为2~3埃,电压为 100~500κV,放大倍数50~1200000倍。由于材料研究强调综 合分析,电镜逐渐增加了一些其它专门仪器附件,如扫描电镜 扫描透射电镜、Ⅹ射线能谱仪、电子能损分析等有关附件,使其 成为微观形貌观察、晶体结构分析和成分分析的综合性仪器, 即分析电镜。它们能同时提供试样的有关附加信息 高分辨电镜的设计分为两类:一是为生物工作者设计的, 具有最佳分辨本领而没有附件;二是为材料科学工作者设计的, 有附件而损失一些分辨能力。另外,也有些设计,在高分辨时 采取短焦距,低分辨时采取长焦距 我们这里先看一看一些电镜的外观图片,再就电镜共同的 结构原理和日趋普及的分析电镜的有关部分做一介绍。 2021/2/22 F

2021/2/22 HNU-ZLP 2 2.1 透射电镜的结构原理 目前，风行于世界的大型电镜，分辨本领为2~3 埃，电压为 100～500kV，放大倍数50~1200000倍。由于材料研究强调综 合分析，电镜逐渐增加了一些其它专门仪器附件，如扫描电镜、 扫描透射电镜、X射线能谱仪、电子能损分析等有关附件，使其 成为微观形貌观察、晶体结构分析和成分分析的综合性仪器， 即分析电镜。它们能同时提供试样的有关附加信息。 高分辨电镜的设计分为两类：一是为生物工作者设计的， 具有最佳分辨本领而没有附件；二是为材料科学工作者设计的， 有附件而损失一些分辨能力。另外，也有些设计，在高分辨时 采取短焦距，低分辨时采取长焦距。 我们这里先看一看一些电镜的外观图片，再就电镜共同的 结构原理和日趋普及的分析电镜的有关部分做一介绍

日本日立公司H700 电子显微镜,配有双倾台 并带有7010扫描附件和 EDAX9100能谱。该仪器 不但适合于医学、化学 微生物等方面的研究,由 于加速电压高,更适合于 金属材料、矿物及高分子 材料的观察与结构分析, 并能配合能谱进行微区成 份分析。 分辨率:0.34nm 加速电压:75KV-200KV 放大倍数:25万倍 能谱仪:EDAX-9100 扫描附件:S7010 2021/2/22 F

2021/2/22 HNU -ZLP 3 日本日立公司 H －700 电子显微镜，配有双倾台 ，并带有7010扫描附件和 EDAX9100能谱。该仪器 不但适合于医学、化学、 微生物等方面的研究，由 于加速电压高，更适合于 金属材料、矿物及高分子 材料的观察与结构分析， 并能配合能谱进行微区成 份分析。 ● 分 辨 率：0.34nm ● 加速电压：75KV －200KV ● 放大倍数：25万倍 ● 能 谱 仪：EDAX－9100 ● 扫描附件：S7010

CM200-FEG场发射枪电镜 加速电压20KV、40KV、80KV 160KV、200KV 可连续设置加速电压 热场发射枪 晶格分辨率14A 点分辨率24A 最小电子束直径lnm 能量分辨率约lev 倾转角度a=±20度 β=±25度 JEM2010透射电镜 b 加速电压200KV aB6灯丝 点分辨率1.94A k 2021/2/22

2021/2/22 HNU-ZLP 4 CM200-FEG场发射枪电镜 JEM-2010透射电镜 加速电压200KV LaB6灯丝 点分辨率 1.94Å 加速电压20KV、40KV、80KV、 160KV、200KV 可连续设置加速电压 热场发射枪 晶格分辨率 1.4Å 点分辨率 2.4Å 最小电子束直径1nm 能量分辨率约1ev 倾转角度α=±20度 β=±25度

JEM-2010透射电镜 加速电压200KV LaB6灯丝 点分辨率1.94A EM420透射电子显微镜 加速电压20KV、40KV、60KV 80KV、100KV、120KV 晶格分辨率204A 点分辨率3.4A 最小电子束直径约2nm 倾转角度a=±60度 H-∠/=±30度 5

2021/2/22 HNU-ZLP 5 JEM-2010透射电镜 加速电压200KV LaB6灯丝 点分辨率 1.94Å EM420透射电子显微镜 加速电压20KV、40KV、60KV、 80KV、100KV、120KV 晶格分辨率 2.04Å 点分辨率 3.4Å 最小电子束直径约2nm 倾转角度α=±60度 β=±30度

Philips cm12透射电镜 加速电压20KV、40KV、60KV、80KV 100KV、120KV LaB6或W灯丝 晶格分辨率2.04A 点分辨率3.4A 最小电子束直径约2nm; 倾转角度a=±20度 β=±25度 CEISS902电镜 加速电压50KV、80KV W灯丝 顶插式样品台 能量分辨率1.5ev 倾转角度α=±60度 转动4000 2021/2/22 6

2021/2/22 HNU-ZLP 6 Philips CM12透射电镜 加速电压20KV、40KV、60KV、80KV 、100KV、120KV LaB6或W灯丝 晶格分辨率 2.04Å 点分辨率 3.4Å 最小电子束直径约2nm； 倾转角度α=±20度 β=±25度 CEISS902电镜 加速电压50KV、80KV W灯丝 顶插式样品台 能量分辨率1.5ev 倾转角度α=±60度 转动4000

13 15 16 16 18 19 图 2021/2/22

2021/2/22 HNU -ZLP 7 21344556789 10 11 12 13 14 15 16 16 17 18 19 20 图 2 － 1

光源 电子镜 聚光镜 聚光镜 试样 试样 物镜 物镜 中间象 中间象 目镜 投影镜 图2-2 丢花形 //c察屏 板 照相底板

2021/2/22 HNU -ZLP 8 光源 中间象 物镜 试样 聚光镜 目镜 毛玻璃 电子镜 聚光镜 试样 物镜 中间象 投影镜 观察屏 照相底板 照相底板 图2－2

电镜一般是电子光学系统、真空系统和供电系统三大部分组成。 电子光学系统 图2-1是近代大型电子显微镜的剖面示意图,从结构上看,和 光学透镜非常类似。 1.照明部分 1)阴极:又称灯丝,一般是由0.03~0.1毫米的钨丝作成∨ 或Y形状。 2)阳极:加速从阴极发射出的电子。为了安全,一般都是 阳极接地,阴极带有负高压 (3)控制极:会聚电子東;控制电子束电流大小,调节象的 亮度 阴极、阳极和控制极决定着电子发射的数目及其动能,因此, 人们习惯上把它们通称为“电子枪”。 (4)聚光镜:由于电子之间的斥力和阳极小孔的发散作用, 电子束穿过阳极小孔后,又逐渐变粗,射到试样上仍然过大。聚光 镜就是为克服这种缺陷加入的,它有增强电子束密度和再一次将发 散的电子会聚起来的作用 2021/2/22 F 9

2021/2/22 HNU-ZLP 9 电镜一般是电子光学系统、真空系统和供电系统三大部分组成。 一 . 电子光学系统 图2-1 是近代大型电子显微镜的剖面示意图，从结构上看，和 光学透镜非常类似。 1. 照明部分 （1）阴极：又称灯丝，一般是由0.03~0.1毫米的钨丝作成V 或Y形状。 （2）阳极：加速从阴极发射出的电子。为了安全，一般都是 阳极接地，阴极带有负高压。 （3）控制极：会聚电子束；控制电子束电流大小，调节象的 亮度。 阴极、阳极和控制极决定着电子发射的数目及其动能，因此， 人们习惯上把它们通称为“电子枪”。 （4）聚光镜：由于电子之间的斥力和阳极小孔的发散作用， 电子束穿过阳极小孔后，又逐渐变粗，射到试样上仍然过大。聚光 镜就是为克服这种缺陷加入的，它有增强电子束密度和再一次将发 散的电子会聚起来的作用

阴极(接 负高压) 控制极(比阴极← 负100~1000伏 阳极 电子束 聚光镜 试样 2021/2/22 图23照明部分示意图 10

2021/2/22 HNU-ZLP 10 阴极（接 负高压） 控制极（比阴极 负100~1000伏） 阳极 电子束 聚光镜 试样 图2-3 照明部分示意图