JEM-2010F型透射电子显微镜外观图
JEM-2010透射电镜
加速电压200KV LaB6灯丝 点分辨率 1.94Å
CM200-FEG场发射枪电镜
加速电压20KV--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
二、 TEM结构---电子光学系统
1.电磁透镜 ◆ 电磁透镜----原理
透射电子显微镜中用磁场来使电子波聚 焦成像的装置是电磁透镜。
A
C
O’
O
Z
电磁透镜的聚焦原理示意图
电磁透镜的焦距可由下式近似计算
1 1 1
f
L1
L2
M
f
L1 f
f K Ur (IN )2
式中 K—常数 Ur—经相对论校正的电子加速电压 IN—电磁透镜激磁安匝数
◆ 加速电压
加速电压高.穿透能力强,可观察厚试样. 一般50—200KV.材料分析常用100KV或 200KV.
线分辨率(晶格分辨率): 能分辨试样两线最小距离. 1—
1.5A0.
测定
点分辨率: 真空蒸发铂、铂-铱等,得到粒度5-10A0,
间 距 2 - 1 0 A0 粒 子 , 分 布 在 支 撑 薄 上 , 在 已 M 的
TEM中成像,测出两粒子最小间距,则 间距/M.
r0 最小
线分辨率(晶格分辨率): 外延生长获定向单晶膜, 使已知晶面与支撑薄垂直,摄晶格像,能观察到
的最小面间距.即 r0
晶格分辩率测定 金（220）、（200）晶格像
◆ 放大倍数
要将试样上10A0,放大到0.2um(人眼分辨), 需200万倍.故有时要借助附带光学镜(510倍). 利用光栅用试样,摄其放大像,测量 光栅条纹像的平均间距,与实际光栅条纹 间距之比即为相应条件下的放大倍数.高 放大倍数时,应利用晶格像,测量晶格像条 纹间距,与实际晶面间距之比,即M.
选区光阑(视场光阑)
置于物镜像平面上,对样品区域进行选择分析, 光阑孔径可调.如物镜放大倍数50倍时,则选择 光阑孔50um,可选择试样的分析区为1um.
§7.3 透镜的主要性能指标及测定
◆ 分辨率 ◆ 放大倍数 ◆ 加速电压
◆ 分辨率
表示方法:
点分辨率: 能分辨试样两点最小距离. 1.5—2A0
透射电子显微镜
◆ TEM的结构与成像原理 ◆ 主要部件的结构与工作原理 ◆ TEM主要性能指标及测定
§7-1 TEM的结构与成像原理
一、 成像原理
采用聚集电子束为照明源照射试样,产生 透射电子信号.
试样各区域的组织结构不同,透射电子的 强度不同,其与试样相应区域形貌、组织 结构一一对应.
反映各微区组织结构特征的透射电子束, 经多级聚集放大,在荧光屏上,各微区电子 强度分布再现试样组织结构形貌.
◆ 样品台---侧插式样品傾斜装置
2. 电子束倾斜与平移装置
利用磁偏转器可使电子束平移、偏转 平移:上、下偏转线圈偏转角相等,但方向
相 反. 倾斜: 上线圈偏θ转角,下线圈反方向偏转
θ+β角,则倾斜了角β
3. 消像散器
作用:矫正电磁透镜磁场,使其旋转对称. 措施:在电磁透镜磁场周围放置两组四对导
◆ 电磁透镜－－－特点
■ 像差：存在像差 （球差 、象散、色差）。象 散可加装消象散器消除，色差通过稳定电压克 服，但球差 难于克服。
■ 分辨率：由衍射效应、球差两因素决定。
3
1
r A4 C0 4
A=0.4-0.55,所以电磁透镜的最佳分辨率1A0
■ 电磁透镜孔径半角小, 102 103 rad 景深大,焦长长
磁体,每结磁体同极相对安置,通过改变两 组电磁体的磁场强度和方向,校正透镜的 椭圆形磁场.
4. 光阑
聚光镜光阑
限于制上照方明;孔双径聚半光角镜.,直置径于第2二0聚.4光00镜u如m下单方聚. 光镜,置
物镜光阑(衬度光阑)
置于物镜后焦平面上,直径 20 1.20u目m的是挡住
散射角较大的电子束,从而在像平面上形成一定 衬度的图像. 物镜光阑使孔径角减小,能减小像 差.
聚光镜
试样 照明部分示意图
3. 电子光学系统----成像系统
◆ 物镜(强激磁、短焦距、像差小) 作用:形成第一幅高分辨率的电子显微图像. 特点: M=100-300, f=1--3mm. ◆ 中间镜(弱激磁、长焦距) 作用:调节电镜总放大倍数. 特点: M=0-20可调. ◆ 投影镜(强激磁、短焦距) 作用:放大中间镜像,并投影至荧光屏上
目前高性能TEM一般采用两个中间镜、两个 投影镜,5极透镜放大
选区光阑
（a）高放大率
（b）衍射
（c）低放大率
物镜关闭 无光阑
中间镜 （作物镜用）
第一实象 投影镜
极低放 大率象
（荧光屏）
普查象
三、 TEM结构---真空、电源系统
◆ 真空系统: 保证镜筒内真空度,防止气体 电离放电,电子受气体分子散射,以及灯丝 氧化.一般真空度为10-4—10-7 毫米汞柱。
由上式可知无论激磁方向如何，电磁透镜的焦 距总是正的。改变激磁电流，电磁透镜的焦距和 放大倍数将发生变化。因此，电磁透镜是一种变 焦距或便倍率的汇聚透镜，这是它有别于光学透 镜的一个特Leabharlann 。◆ 电磁透镜-----类型
软磁壳电磁透镜
极靴透镜 ：
在铁壳内,通过部件组装成四个向轴中心延伸的锥 状圆柱形,形成靴形,使有效磁场集中在轴向很短距 离内(几毫米) .极靴透镜中心BZ ↑,弯曲↑,聚集能 力↑,焦距短.
◆ 电源系统: 保证阴极稳定负压,提供稳定 的电流,使电子波长稳定,色差小. 透射电镜需要两部分电源：一是供给电子 枪的高压部分，二是供给电磁透镜的低 压稳流部分。 电源的稳定性是电镜性能好坏的一个极 为重 要的标志。
§7.2 主要部件的结构与工作原理 1. 样品台 作用: 承接样品,使样品平移、倾斜 样品铜网:支撑小而薄试样; 样品杆:实现使样品平移、倾斜
光源
聚光镜 试样 物镜
电子镜 聚光镜
试样 物镜
中间象 目镜
中间象 投影镜
毛玻璃 观察屏 照相底板 照相底板
2. 电子光学系统----照明系统
◆ 组成: 电子枪、聚光镜、阴阳极等. ◆ 作用:提供一束高亮度、孔径半角小、
平行度好、束流稳定的电子波
阴极（接 负高压） 控制极 （比阴极负 100~1000伏） 阳极 电子束