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第四章透射电子显微分析技术(一)解析
一次复型和二次复型优缺点比较
➢ 碳一次复型由于采用直接在试样上喷涂,且组成碳膜的碳 颗粒很细小,故有较高的分辨率,可达5nm;而且碳膜在电 子束照射下稳定性好,不易分解烧损。但其制备方法较麻 烦,需要用电解腐蚀或化学腐蚀,且制备过程中要破坏试 样表面。
➢ 塑料一次复型虽制备方法简单,可不用镀膜机。但塑料在 高能电子轰击下,高分子将产生聚合作用,会引起复型本 身结构发生变化,从而毁坏了复型面上的细微特征,故一 般只能在较低倍率下观察。
AC纸通常都由自己制备,方法是将市场购得的醋酸纤维 素溶于丙酮中,配置成质量分数为7%~10%的溶液,待醋酸 纤维素完全溶解后成粘胶状,将溶液倒入大规格的玻璃培养 皿中,盖上盖子让其慢慢地自然干燥,大约1~2天即可取出, 即如纸状,存放备用。 AC纸也有成品市售。
二次复型的制备步骤 在试样表面上滴一滴或几滴醋酸甲脂或丙酮(若试样的观察
4.3 透射电镜的样品制备技术
对试样的要求:足够的薄、电子束能够穿透试样。 透射电镜样品可分为:间接样品和直接样品。 透射电镜样品的制备技术主要有三类:一是将块状试样制成
薄片(20-50nm);二是将块状试样的表面制成复膜;三是 把粉未试样制成悬液等。 这是透射电镜试样支撑网 这是制备好的透射电镜试样
常用的投影金属为Cr、Au、Pt等,其中Cr最常用;投影角通常 为15°~45°。
未经投影的韧窝 经Cr投影后的韧窝
二、萃取复型
➢ 表面形貌复型法是样品表面形貌的复制品,其最大的缺点 是金属材料本身没有放到电子显微镜中观察分析,因此不 能研究金属材料内部的组织结构等。萃取复型是一种可以 部分弥补表面复型这方面的不足之处。它是将材料中某些 显微组成相选择性地萃取出来,且使被萃取的相保持原来 在基体中的位置。
第一中间镜 第二中间镜
电镜镜筒剖面图
消像散器 样品架
物镜上线圈 物镜下线圈 高分辨衍射室
投影镜 放大镜 荧光屏
照相室
4.2 透射电镜的图像解释
➢ 散射衬度:是由于电子束与物质相碰撞时,电子束被散射。 这种散射电子被物镜光阑遮挡,于是就产生了衬度,这种散 射程度的大小与“质量厚度“成比例。
➢ 衍射衬度 :电子束照射晶体物质时,由于衍射现象,在某 一特定的方向上将产生很强的弹性散射电子,这种散射电子 被物镜光阑遮挡,所以试样在产生衍射现象的部分就变得特 别黑,这种由于衍射现象所产生的衬度,叫做衍射衬度。
➢ 二次复型虽然要做两次复型,但制备方法较简单,最重要 的是不破坏试样表面,可重复制样,故尤其适合于断口。 由于二次复型采用AC纸作为过渡复型,可以很方便地对一 些难以切割取样的材料或大工件上直接做复型,也适合于
现场操作制样,是目前最常用的电镜复型制备方法。
(三)投影技术
“投影”的方法是把已经制成的一次复型的浮雕面朝上,镀一 层重金属,方法:放在真空镀膜机的内.与复型表面成一倾斜角, 在迎着投影源的复型局部凸面则沉积较多的金属,而背面则沉积较 少,甚至无金属沉积。由于投影金属的原于序数比塑料或碳高得多, 对电子吸收和散射能力较大,于是在图像上反映出在投影金属沉积 较多的区域则较暗,投影金属沉积少的区域则较亮。
碳一次复型
➢ 真空膜碳:将试样置于 高真空膜机中镀上一层 碳膜。
➢ 腐蚀试样取碳膜:先在 碳膜表面上用刀片划成 2mmX 2mm小块,然后用 电解腐蚀法将碳膜从试 样上分离下来,经清洗 后用铜网捞起即可观察。 碳膜的分离也可用化学 侵蚀方法。
(二) 二次复型
二次复型就是做两次复型,是目前使用最普通的一种复 型方法。第一次复型用醋酸纤维纸(简称AC纸),第二次复 型材料用碳。
➢
一次复型
➢
二次复型
➢
萃取复型(半直接样品)
(一)一次复型法
塑料一次复型 塑料一次复型的复型材料一般用:w=2%-3%火棉胶醋 酸戊酯溶液或w=1%-2% Formvar(聚醋酸甲基乙烯酯)氯 仿溶液。具体制备步骤如下:
➢ 滴膜:在试样上滴制膜 溶液、平整、干燥。
➢ 取膜:取试样上复型膜 (负复型)到铜网上。
对复型材料的主要要求: ➢ 复型材料本身必须是“无结构”或非晶态的; ➢ 有足够的强度和刚度,良好的导电、导热和耐电子束轰击性能。 ➢ 复型材料的分子尺寸应尽量小,以利于提高复型的分辨率,更深
入地揭示表面形貌的细节特征。 ➢ 常用的复型材料是非晶碳膜和各种塑料薄膜。
复型的种类
按复型的制备方法,复型主要分为:
面较大,可适当增加),贴上AC纸,由于AC纸的面向试样观 察面的一面局部溶化而紧贴在试样上。
让其自然干燥或在灯泡下干燥,将AC纸揭下。ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
将揭下后的AC纸复型印面朝上贴在胶带纸上,放入真空镀膜 机中作投影和喷碳,制成第二次复型。
溶去一次复型的AC纸:将上述经喷涂后的复合复型剪成略小 于电镜试样支持铜网的小块,一般为2mmX 2mm,放入盛有丙 酮溶液的称量瓶中,溶去AC膜;约20min后碳膜会在丙酮溶 液中浮动,可用小网将其捞起放入干净的丙酮中再清洗一下, 用铜网捞起在滤纸上干燥后即可作电镜观察。
➢ 相位衬度 :是直接通过试样达到像平面的透射波和散射波 或衍射波,都不被光阑遮挡,而是通过物镜互相干涉,结果 便产生了相位衬度。
在透射电子显微镜中,厚试样中的散射衬度或衍射衬度 的比例比相位衬度大,当试样减薄到某种程度时,散射衬度 或衍射衬度的比例就同相位衬度的比例一样了,再把试样减 薄到几十个埃以下时,相位衬度的比例变得更大。
常用:铜网或镍网 直径φ3mm 规格多为100、200、300目
这是透射电镜试样架
铜网(试样)
一、 表面形貌复型及投影技术
表面形貌复型就是用一种使电子束能穿透的薄膜材料,将 金属或非金属材料的表面浮雕复制下来,然后将印有浮雕的薄膜 放到透射电镜中观察,这种薄膜叫做“复型”。这种技术称为表 面形貌复型法,是一种间接样品的制备方法。
第四章 透射电子显微分析技术(一)
透射式光学显微镜
4.1 透射电镜的结构
透射电子显微镜与透射光学显微镜的比较
➢ 透射电子显微镜 的总体结构主要 由:镜筒(电子 光学系统)、真 空系统、电源及 控制系统三大部 分组成。
光源 阳极 聚光镜 样品 物镜 光阑 中间镜 投影镜 终像
电子枪 阳极帽 电子枪偏转 线圈 第一聚光镜 第二聚光镜 聚光镜光阑 聚光镜偏转 线圈 物镜光阑 中间镜限场 光阑