透射電鏡(TEM測(cè)試)基本原理

透射電鏡(TEM)基本原理

Transmissim Electnonic Microscopy

        鑠思百檢測(cè)可提供透射電鏡測(cè)試服務(wù)，透射電鏡基本構(gòu)造與光學(xué)顯微鏡相似，主要由光源、物鏡和投影鏡三部分組成，只不過(guò)用電子束代替光束，用磁透鏡代替玻璃透鏡。光源由電子槍和一或兩個(gè)聚光鏡組成，其作用是得到具有確定能量的高亮度的聚焦電子束。（武漢鑠思百檢測(cè)www.gzbj666.cn）

透射電鏡的構(gòu)造    1.電子光學(xué)系統(tǒng)

(1)照明部分

①陰極：又稱(chēng)燈絲，一般是由0.03~0.1毫米的鎢絲作成V或Y形狀。

②陽(yáng)極：加速?gòu)年帢O發(fā)射出的電子。為了安全，一般都是陽(yáng)極接地，陰極帶有負(fù)高壓。

③控制極：會(huì)聚電子束；控制電子束電流大小，調(diào)節(jié)象的亮度。

陰極、陽(yáng)極和控制極決定著電子發(fā)射的數(shù)目及其動(dòng)能，因此，人們習(xí)慣上把它們通稱(chēng)為“電子槍”。

④聚光鏡：由于電子之間的斥力和陽(yáng)極小孔的發(fā)散作用，電子束穿過(guò)陽(yáng)極小孔后，又 逐漸變粗，射到試樣上仍然過(guò)大。聚光鏡就是為克服這種缺陷加入的，它有增強(qiáng)電子束密度和再一次將發(fā)散的電子會(huì)聚起來(lái)的作用。（武漢鑠思百檢測(cè)）

照明部分示意圖

(2)成象放大部分

這部分有試樣室、物鏡、中間鏡、投影鏡等組成。

①試樣室：位于照明部分和物鏡之間，它的主要作用是通過(guò)試樣臺(tái)承載試樣，移動(dòng)試樣。

②物鏡：電鏡的最關(guān)鍵的部分，在分析電鏡中，使用的皆為雙物鏡加輔助透鏡，試樣置于上下物鏡之間，上物鏡起強(qiáng)聚光作用，下 物鏡起成象放大作用，輔助透鏡是為了進(jìn)一步改善場(chǎng)對(duì)稱(chēng)性而加入的。

③中間鏡和投影鏡：中間鏡和投影鏡和物鏡相似，但焦距較長(zhǎng)。

近代電鏡一般都有兩個(gè)中間鏡、兩個(gè)投影鏡。30萬(wàn)倍以上成象時(shí)，物鏡、兩個(gè)中間鏡和兩個(gè)投影鏡同時(shí)起放大作用。低倍時(shí)，關(guān)掉物鏡，第一個(gè)中間鏡對(duì)試樣進(jìn)行第一次成象，這樣因?yàn)槲锞嗉娱L(zhǎng)，加之改變投影鏡的電流，總的放大倍數(shù)可在一千倍以下。

放大倍數(shù)

透射電子顯微鏡中，物鏡、中間鏡，總的放大倍數(shù)就是各個(gè)透鏡倍率的乘積。

M=Mo×M；×M，式中：Mo--物鏡放大倍率，數(shù)值在50-100范圍；M；--—-中間鏡放大倍率，數(shù)值在0-20范圍；M-——投影鏡放大倍率，數(shù)值在100-150范圍，總的放大倍率M在1000-200，000倍內(nèi)連續(xù)變化。

(3)顯象部分

這部分由觀察屏和照相機(jī)組成。

    2.真空系統(tǒng)

為了保證電子在整個(gè)通道中只與樣品發(fā)生相互作用，而不與空氣分子碰撞，因此，整個(gè)電子通道從電子槍至照相底板盒都必須置于真空系統(tǒng)之內(nèi)。

如果真空度不夠，就會(huì)出現(xiàn)下列問(wèn)題：

(1)高壓加不上去

(2)成象襯度變差

(3)極間放電

(4)使鎢絲迅速氧化，縮短壽命

電鏡真空系統(tǒng)一般是由機(jī)械泵、油擴(kuò)散泵、離子泵、閥門(mén)、真空測(cè)量?jī)x和管道等部分組成。

    3.供電系統(tǒng)

透射電鏡需要兩部分電源：一是供給電子槍的高壓部分，二是供給電磁透鏡的低壓穩(wěn)流部分。        透射電鏡的主要性能

(1)分辨率

分辨率是透射電鏡的最主要性能指標(biāo)，它表征電鏡顯示亞顯微組織、結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)的能力。兩種指標(biāo)：

點(diǎn)分辨率一表示電鏡所能分辨的兩點(diǎn)之間的最小距離；

線分辨率一表示電鏡所能分辨的兩條線之間的最小距離，通常通過(guò)拍攝已知晶體的晶格象來(lái)測(cè)定，又稱(chēng)晶格分辨率。

(2)放大倍數(shù)

透射電鏡的放大倍數(shù)是指電子圖象對(duì)于所觀察試樣區(qū)的線性放大率。目前高性能透射電鏡的放大倍數(shù)變化范圍為100倍到100萬(wàn)倍。

(3)加速電壓

電鏡的加速電壓是指電子槍的陽(yáng)極相對(duì)于陰極的電壓，它決定了電子槍發(fā)射的電子的波長(zhǎng)和能量。

加速電壓高，電子束對(duì)樣品的穿透能力強(qiáng)，可以觀察較厚的試樣，同時(shí)有利于電鏡的分辨率和減小電子束對(duì)試樣的輻射損傷。

目前普通透射電鏡的最高加速電壓一般為100kV和200kV，通常所說(shuō)的加速電壓是指可達(dá)到的最高加速電壓。（武漢鑠思百檢測(cè)）

透射電鏡的樣品制備

對(duì)樣品的一般要求

(1)樣品必須很薄，使電子束能夠穿透，一般厚度為100~200nm左右；

(2)樣品需置于直徑為2~3mm的銅制載網(wǎng)上，網(wǎng)上附有支持膜；

(3)樣品應(yīng)是固體，不能含有水分及揮發(fā)物；

(4)樣品應(yīng)有足夠的強(qiáng)度和穩(wěn)定性，在電子線照射下不至于損壞或發(fā)生變化；

(5)樣品及其周?chē)鷳?yīng)非常清潔，以免污染。

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