上海交通大学：《探索物质微观世界》课程教学资源（课件讲义）第十讲 透射电子显微镜

上降哀通大学 SHANGHAI JIAO TONG UNIVERSITY 探索微观物质世界 第十讲透射电子显微镜 饶群力 漏 上海交通大学 wwwi 分析测试中心 SHANG 1日

探索微观物质世界 第十讲 透射电子显微镜 饶群力 上海交通大学 分析测试中心

上游充通大学 本堂课主要内容 SHANGHAI JIAO TONG UNIVERSITY ©电子显微镜的构造 ©成像原理 ©主要应用

本堂课主要内容 电子显微镜的构造 成像原理 主要应用

上游充大学 透射电镜的仪器结构 SHANGHAI JIAO TONG UNIVERSITY 透射电镜一般是由： 电子光学部分 真空系统 供电系统 三大部分组成

透射电镜的仪器结构 透射电镜一般是由： 电子光学部分 真空系统 供电系统 三大部分组成

上游充大学 SHANGHAI JIAO TONG UNIVERSITY 透射电镜及光学显微镜的几何光学对比 光源 电子枪 聚光镜 聚光镜 (磁透镜 试样 试样 物镜 物镜 中间象 中间象 目镜 投影镜 毛玻璃 观察屏

透射电镜及光学显微镜的几何光学对比 光源 中间象 物镜 试样 聚光镜 目镜 毛玻璃 电子枪 聚光镜 （磁透镜） 试样 物镜 中间象 投影镜 观察屏

上肝充至大兽 SKANGHAI 10RG UNIVERSIIY TEM 显微镜 光源 电子枪 灯泡 0.0020(300kV) 波长(nm) 400×500 ≈0.0037(100kV) 真空 10-5Pa 大气 镜头 磁场 玻璃镜头 放大倍数 ×1,500,000 ×1,500 分辨率 ~0.1nm ~0.2μm 样品台 金属网 玻璃片

TEM 显微镜 光源 电子枪 灯泡 波长(nm) 0.0020(300kV） ～ 0.0037(100kV) 400 ～ 500 真空 10 –5 Pa 大气 镜头 磁场 玻璃镜头 放大倍数 × 1,500,000 × 1,500 分辨率 ～ 0.1 nm ～ 0.2 μm 样品台 金属网 玻璃片 透射电镜与光学显微镜的综合比较

上游充通大学 透射电镜的工作部分结构 SHANGHAI JIAO TONG UNIVERSITY 电子光学部分（镜筒） 完全置于镜筒之内，自上而下顺序排列着 电子枪、聚光镜、样品室、物镜、中间镜、投影镜、 观察室、荧光屏、照相机构等装置。 这些装置的功能不同，将电子光学部分分为照明系 统、样品室、成像系统及图像观察和记录系统

透射电镜的工作部分结构 电子光学部分（镜筒） 完全置于镜筒之内，自上而下顺序排列着 电子枪、聚光镜、样品室、 物镜、中间镜、投影镜、 观察室、荧光屏、照相机构等装置。 这些装置的功能不同，将电子光学部分分为照明系 统、样品室、成像系统及图像观察和记录系统

上游究通大学 SHANGHAI JIAO TONG UNIVERSITY 电子光学部分内部结构 High tension cable (100-200kV) Filament Accelerating stack condenser aperture Double condenser lens objective aperture Sample sits here Selected area aperture Viewing chamber David Muller 2008

电子光学部分内部结构

上游充通大兽 照明系统示意图 SHANGHAI JIAO TONG UNIVERSITY 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

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 照明系统示意图

上游充通大兽 SHANGHAI JIAO TONG UNIVERSITY 照明系统 照明系统由电子枪、聚光镜和相应的平移对中， 倾斜调节装置组成，其作用是提供一束亮度高、 相干性好和束流稳定的照明源。通过聚光镜的控 制可以实现从平行照明到大会聚角的照明条件。 为满足中心暗场成像的需要，照明电子束可在 2°3°范围内倾斜

照明系统 照明系统由电子枪、聚光镜和相应的平移对中， 倾斜调节装置组成，其作用是提供一束亮度高、 相干性好和束流稳定的照明源。通过聚光镜的控 制可以实现从平行照明到大会聚角的照明条件。 为满足中心暗场成像的需要，照明电子束可在 2° ～3°范围内倾斜

上游充通大学 SHANGHAI JIAO TONG UNIVERSITY 光源（电子枪） 电子枪是透射电子显微镜的光 源，要求发射的电子束亮度高 电子束斑的尺寸小，发射稳定 度高。电子枪大致可分为热电 子发射型和场发射型两种类型， 传统透射电子显微镜中使用的是热 电子枪结构示意图 电子发射型的热阴极三极电子枪， 1一阴极2一栅极3一阳极 4一电子束交叉点 它是由阴极、阳极和栅极组成， 见右图

光源（电子枪） 电子枪是透射电子显微镜的光 源，要求发射的电子束亮度高、 电子束斑的尺寸小，发射稳定 度高。电子枪大致可分为热电 子发射型和场发射型两种类型。 传统透射电子显微镜中使用的是热 电子发射型的热阴极三极电子枪， 它是由阴极、阳极和栅极组成， 见右图。 电子枪结构示意图 1－阴极 2－栅极 3－阳极 4－电子束交叉点