《材料测试技术及方法》课程教学资源（讲稿）课件2025_7-第七章 透射电子显微镜-TEM

第七章透射电子显微分析(TEM) 第一节透射电子显微的结构与成像原理 第二节主要部件的结构与工作原理 第车节透射电镜成像操作、衬度和应用 思考：透射电镜能做哪些工作，与电子衍射分析结 合可以得到哪些信息 最初用肉眼来观察。 皮璃 肉眼分辨率0.1~0.2mm 光源为可见光 多 虹膜 硬状 视神 放大镜 300多年前Leeuwenhoek发 明了光学显微镜。 分辨率200nm 可见光做为照明束

1 第一节 透射电子显微的结构与成像原理 第二节 主要部件的结构与工作原理 第三节 透射电镜成像操作、衬度和应用 第七章 透射电子显微分析(TEM) 思考：透射电镜能做哪些工作，与电子衍射分析结 合可以得到哪些信息 300多年前 Leeuwenhoek发 明了光学显微镜。 分辨率200nm 可见光做为照明束 放大镜

2010年诺贝尔物理学奖一石墨烯 OH OH OH 显微镜的发明打开了微观世界的大门 1932年，德国科 学家Ruska研制 第一台透射电子 显微镜 光学显微镜 透射电子显微镜 电子显徽镜可以看到单个 原子，分辨率在0.1nm,以 电子束做为照明束

2 2010年诺贝尔物理学奖—石墨烯 显微镜的发明打开了微观世界的大门 光学显微镜 透射电子显微镜 电子显微镜可以看到单个 原子，分辨率在0.1nm,以 电子束做为照明束 1932年，德国科 学家Ruska研制 第一台透射电子 显微镜

透射电镜照片 电子显微分析 ■电子显微分析：电子束（波）与材料的相 互作用而建立的各种材料现代分析方法。 ■电子显微分析方法以材料微观形貌、结构 与成分分析为基本目的

3 透射电镜照片 n电子显微分析：电子束（波）与材料的相 互作用而建立的各种材料现代分析方法。 n电子显微分析方法以材料微观形貌、结构 与成分分析为基本目的。 电子显微分析

电子显微分析 透射式电子显微镜(TEM)* 扫描式电子显微镜(SEM)米 隧道式扫描电子显微镜(STM) 扫描透射电子显微镜(STEM) 超高压透射扫描电子显微镜 大型仪器 扫描电子显微镜 透射电子显微镜

4 电子显微分析 透射式电子显微镜（TEM） 扫描式电子显微镜（SEM） 隧道式扫描电子显微镜（STM） 扫描透射电子显微镜（STEM） 超高压透射扫描电子显微镜 * * 大型仪器 扫描电子显微镜 透射电子显微镜

第七章透射电子显微分析 1.原理(7.1) 2.仪器构造(7.1) 3.样品制备(7.3) *4.成像衬度(7.4) *5.应用 透射电镜 知识点 1.原理 2.仪器构造 1.电子（束）与材料相互作用信号 3.样品制备 4.成像村度 2.电子（束）与材料相互作用原理 5.应用

5 第七章 透射电子显微分析 1.原理(7.1) 2.仪器构造(7.1) 3.样品制备(7.3) 4.成像衬度(7.4) 5.应用 * * 知识点: 1.电子(束)与材料相互作用信号 2.电子(束)与材料相互作用原理 透射电镜 1.原理 2.仪器构造 3.样品制备 4.成像衬度 5.应用

透射电镜 电子与固体作用产生的信号 1.原理 :入射电子流 2.仪器构造 r:透射电子流 3.样品制备 4.成像衬度 k:背散射电子流 5.应用 【:二次电子流 Ik:X射线辐射 :样品吸收电流 【:表面元素发射强度 入射电子束与固体作用产生的发射现象 透射电镜 电子与固体作用原理 1.原理 2.仪器构造 固体原子库仑电场 3.样品制备 4.成像衬度 5.应用 入射电子方向改变 入射电子散射 图1.电子散射示意图 (a)与原子核作用：(b)与核外电子作用 6

6 电子与固体作用产生的信号 I I 0 0：入射电子流 IT：透射电子流 IT IR：背散射电子流 IR IS：二次电子流 IS IX：X射线辐射 IX IA：样品吸收电流 IA IE：表面元素发射强度 IE 透射电镜 1.原理 2.仪器构造 3.样品制备 4.成像衬度 5.应用 固体原子库仑电场 入射电子散射 入射电子方向改变 透射电镜 电子与固体作用原理 1.原理 2.仪器构造 3.样品制备 4.成像衬度 5.应用

透射电镜 散射基元：原子核 弹性散射变化：方向改变 1.原理 2.仪器构造 作用：电子在固体中扩散 3.样品制备 4.成像衬度 散射基元：核外电子 5.应用 非弹性散射变化：方向改变，能量逐渐减小 作用：电子被吸收 一次电子或 初始电子 固体材料的电子激发 二次电子 透射电镜 9 成像 1.原理 2.仪器构造 ◆原子核对入射电子的散射是弹性散射 3.样品制备 4.成像衬度 ◆核外电子对入射电子的散射是非弹性散射 5.应用 图像背景

7 散射基元：原子核 变化：方向改变 作用：电子在固体中扩散 弹性散射 非弹性散射 固体材料的电子激发 散射基元：核外电子 变化：方向改变，能量逐渐减小 作用：电子被吸收 一次电子或 初始电子 二次电子 透射电镜 1.原理 2.仪器构造 3.样品制备 4.成像衬度 5.应用 u原子核对入射电子的散射是弹性散射 u核外电子对入射电子的散射是非弹性散射 成像 图像背景 透射电镜 1.原理 2.仪器构造 3.样品制备 4.成像衬度 5.应用

透射电镜 1.原理 ·成像原理与光学显微镜类似 2.仪器构造 电子波长极短 >高的像分辨本领 3.样品制备 4.成像衬度 产生衍射现象 ◇结构分析 5.应用 (遵从布拉格方程) 第七章透射电子显微分析 1.原理(7.1) 2.仪器构造(7.1) 3.样品制备(7.3) *4.成像衬度(7.4) *5.应用

8 • 成像原理与光学显微镜类似 电子波长极短 产生衍射现象 （遵从布拉格方程） 高的像分辨本领 结构分析 透射电镜 1.原理 2.仪器构造 3.样品制备 4.成像衬度 5.应用 第七章 透射电子显微分析 1.原理(7.1) 2.仪器构造(7.1) 3.样品制备(7.3) 4.成像衬度(7.4) 5.应用 * *

透射电镜 1.原理 五部分： 2.仪器构造 1)照明系统 照明系统 2)成像系统 3)记录系统 成像系统 4)真空系统 记录系统 5)电器系统 3.样品制备 真空系统 4.成像衬度 电器系统 5.应用 透射电镜 负高压 基本构造： 1.原理 1)照明系统：电子枪 2.仪器构造 聚光镜 和聚光镜 1)照明系统 门】成俊系统 2)成像系统：物镜 3)记录系统 物破 中间镜和投影镜 4)真空系统 一遮区光康 5)电器系统 一中间镜 3)真空系统 3.样品制备 一投影 4)记录系统：荧光屏 4.成像衬度 5.应用 和感光胶片 荧光屏或照相底片

9 五部分： 照明系统 成像系统 记录系统 真空系统 电器系统 透射电镜 1.原理 2.仪器构造 1)照明系统 2)成像系统 3)记录系统 4)真空系统 5)电器系统 3.样品制备 4.成像衬度 5.应用 基本构造： 1）照明系统：电子枪 和聚光镜 2）成像系统：物镜、 中间镜和投影镜 3）真空系统 4）记录系统：荧光屏 和感光胶片 1.原理 2.仪器构造 1)照明系统 2)成像系统 3)记录系统 4)真空系统 5)电器系统 3.样品制备 4.成像衬度 5.应用 透射电镜

透射电镜 1.原理 照明系统 2.仪器构造 1)照明系统 「电子枪：电子源+控制发散装置 2)成像系统 组成 3)记录系统 聚光 4)真空系统 5)电器系统 3.样品制备 4.成像衬度 5.应用 亮度，相干性和稳定性 阴极（接负高压） 第一交叉点 透射电镜 控制极（比阴 极负100- 1.原理 电子枪 1000伏) 2.仪器构造 阳极 )照明系统 2)成像系统 电子束 3)记录系统 4)真空系统 聚光镜 5)电器系统 3.样品制备 4.成像衬度 5.应用 试样 照明部分示意图 10

10 组成 电子枪:电子源+控制发散装置 聚光镜 照明系统 亮度，相干性和稳定性 1.原理 2.仪器构造 1)照明系统 2)成像系统 3)记录系统 4)真空系统 5)电器系统 3.样品制备 4.成像衬度 5.应用 透射电镜 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 照明部分示意图 电 子 枪 第一交叉点 1.原理 2.仪器构造 1)照明系统 2)成像系统 3)记录系统 4)真空系统 5)电器系统 3.样品制备 4.成像衬度 5.应用 透射电镜