当前课程知识点:现代材料分析方法 >  第二章 显微分析 >  2.4 透射电子显微镜结构和成像原理(下) >  透射电子显微镜结构和成像原理(下)

返回《现代材料分析方法》慕课在线视频课程列表

透射电子显微镜结构和成像原理(下)在线视频

下一节:透射电镜的电子像衬度原理

返回《现代材料分析方法》慕课在线视频列表

透射电子显微镜结构和成像原理(下)课程教案、知识点、字幕

同学们

大家好

本堂课我们接着上一节课继续学习

透射电子显微镜结构和成像原理

内容包括两个部分

第一部分是

透射电镜的成像原理

第二部分是

透射电镜的成像系统

1874年

德国人阿贝(E. Abbe)

从波动光学的观点

提出了一种成像理论

把物体通过凸透镜成像的过程

分成两步

从物体发出的光

发生夫琅禾费衍射

在透镜的像方焦平面上

形成其傅里叶频谱图

像方焦平面上频谱图

各发光点发出的球面次级波

在像平面上

相干叠加形成物体的像

电磁透镜成像和光学透镜成像一样

可分为两个过程

第一

是平行电子束与样品作用产生衍射波

经物镜聚焦后

在物镜背焦面形成衍射谱(衍射斑)

即物的结构信息通过衍射谱呈现出来

该过程可用傅里叶变换来描述

第二

是背焦面上的衍射斑

发出的球面次级波

通过干涉重新在像面上

形成反应样品特征的像

该过程是傅里叶变换的逆变换

在电子显微镜中

用电子束代替平行入射光束

用薄膜状的样品代替周期性结构物体

就可重复以上衍射过程

在透射电子显微镜中

物镜在像平面形成的

一次放大像往往要由

中间镜与投影镜

再做两次放大投射到荧光屏上

这称为物的三级放大像

改变中间镜的励磁电流

使中间镜的物平面

从一次像平面移到物镜的后焦面

可得到衍射谱

若让中间镜的物面

从后焦面向下移到一次像平面

就可得到像

这就是为什么

透射电镜既能得到衍射谱

又能得到观察像的原因

成像系统一般由物镜

中间镜

投影镜

物镜光阑和选区衍射光阑组成

其中物镜是最重要的

因为分辨率主要由物镜决定

它是透射电镜最上方的接近光源的透镜

透射电镜的成像过程是这样的

通常采用热阴极电子枪

来获得电子束作为照明源

发射的电子

在阳极加速电压的作用下

高速穿过阳极孔

然后被聚光镜会聚成

具有一定直径的束斑照到样品上

具有一定能量的电子束

与样品发生作用

产生反映样品微区厚度

平均原子序数

晶体结构或位向差别的多种信息

透过样品的电子束强度

取决于上述信息

经过物镜聚焦

放大在其像平面上形成

一幅反映这些信息的透射电子像

经过中间镜和投影镜进一步放大

在荧光屏上得到

三级放大的最终电子像

还可将其记录在电子感光板或胶卷上

TEM成像系统

可以实现两种成像操作

一种是将物镜的像放大成像

即试样形貌观察

另一种是将物镜背焦面的

衍射花样放大成像

即电子衍射分析

电子光学系统的核心

包括有三组电磁透镜

两个金属光阑和消像散器

电磁透镜用于成像和放大

其数目取决于所需的最大放大倍数

光阑限制电子束

调整衬度和选择图像范围

接下来介绍成像系统的

第一个部分-物镜

物镜是由透镜线圈

轭铁(磁电路)

极靴构成的

其功能是形成样品的

一次放大像及衍射谱

因为物镜是成像系统的第一个透镜

由它造成的像差

都会被中间镜与投影镜放大

故要求物镜的各种像差要尽可能的小

而且要有足够高的放大率

通常是100倍到200倍

透射电子显微镜的像质量

几乎取决于物镜的性能

极靴的形状直接影响到物镜性能

如图所示

给出了通常的透射电镜的

物镜极靴的断面图

在上下极靴之间

形成旋转对称的强磁场

试样几乎在极靴的中央

在试样下面是物镜光阑

物镜光阑的形状

主要决定了场深和焦深

场深和焦深以及

光阑的影响如图所示

为了消除像散

在下极靴下面装有消像散器

成像系统的第二个部分

中间镜

中间镜是一个

弱激磁的长焦距变倍透镜

可在0-20倍范围内调节

用于将物镜形成的

第一幅电子显微图像或

电子衍射花样投射到投影镜物面上

其作用

一个是控制电镜总放大倍数

另一个是选择成像或衍射模式

工作原理如图所示

投影镜和物镜一样

也是强激磁短焦距透镜

高性能透射电子显微镜

一般有两级投影镜

即第一投影镜和第二投影镜

其作用是把

经中间镜放大或缩小的像

或电子衍射花样进一步放大

并投影到荧光屏上

特点是景深大

改变中间镜放大倍数

使总倍数变化大

也不影响图像清晰度

焦深长

放宽对荧光屏和

底片平面严格位置要求

目前

一般电镜装有附加投影镜

用以自动校正磁转角

让我们来看一下

透射电子显微分析模式不同

对入射到样品的电子束要求也不同

照明透镜系统可以实现

从电子束平行照明到

大会聚角电子束照明条件

主要通过两级聚光镜

汇聚小透镜和物镜的

不同组合来实现不同的电镜模式

可以实现

高倍成像/低倍成像和极低倍成像

总的放大倍数

就是物镜放大倍数

乘以中间镜和投影镜放大倍数的积

通过上面的内容

大家已经知道

TEM成像系统

可以实现两种成像操作

一种是将物镜的像放大成像

即试样形貌观察

另一种是将

物镜背焦面的衍射花样放大成像

即电子衍射分析

那么怎么调节

电镜可以获得上述两种模式呢

我们先看一下电子像

电镜中有个物镜光阑

又称为衬度光阑

它是用无磁金属Pt

Mo等制成

通常安放在物镜的后焦面上

电子束进入物镜光阑

使孔径角和像差减小

提高像衬度得到高质量的显微图像

如果在后焦面上

只套取某个衍射束的斑点成像

即可获得暗场像

从而进行物相鉴定和缺陷分析

物镜光阑的孔直径

一般是20~120μm范围

明场像选用直射电子形成的像

即透射像

像清晰

暗场像选用散射电子形成的像

即衍射束成像

像有畸形

分辨率低的特点

那怎么获得衍射花样呢

电镜中有个选区光阑

也叫场限光阑或视场光阑

使电子束只打在样品上

需要分析的微小区域

作用是通过

调节选区光阑的位置和大小

可以选择所要观察的试样区域

实际是通过选择

由物镜放大的图像范围来

限制产生衍射的试样区域范围

位置位于物镜像平面附近

一般光阑孔直径范围

为20~400μm

最后我们来小结一下

这节课我们学习了

透射电子显微镜的

成像原理和成像系统

透射电镜的成像原理

重点介绍了阿贝成像原理

试样形貌观察和

电子衍射分析的成像原理

明场像和暗场像的形成原理

透射电镜的成像系统

主要介绍了物镜

中间镜

投影镜和光阑的作用

好 这节课就到这里

同学们 下课

现代材料分析方法课程列表:

第一章 X射线衍射

-1.1 X射线的性质及X射线的产生

--X射线的性质及X射线的产生

-1.2 X射线谱

--X射线谱

-1.3 X射线与物质的作用

--X射线与物质的作用

-1.4 衍射的几何条件

--衍射的几何条件

--衍射的几何条件-小测

-1.5 X射线的衍射方法

--X射线的衍射方法

--X射线的衍射方法-小测

-1.6 X射线的衍射数据

--X射线的衍射数据

--X射线的衍射数据-小测

-1.7 X射线衍射物相定性分析

--X射线衍射物相定性分析

--X射线衍射物相定性分析-小测

-1.8 物相定量分析方法

--物相定量分析方法

--物相定量分析方法-小测

-第一章测试题

第二章 显微分析

-2.1 显微分析概论

--显微分析概论

-2.2 电子光学基础

--电子光学基础

-2.3 透射电子显微镜结构和成像原理(上)

--透射电子显微镜结构和成像原理(上)

-2.4 透射电子显微镜结构和成像原理(下)

--透射电子显微镜结构和成像原理(下)

-2.5 透射电镜的电子像衬度原理

--透射电镜的电子像衬度原理

-2.6 电子衍射

--电子衍射

-2.7 薄膜样品的制备

--薄膜样品的制备

-2.8 扫描电镜的工作原理

--扫描电镜的工作原理

--扫描电镜的工作原理-小测

-2.9 电子束与固体的相互作用

--电子束与固体的相互作用

--电子束与固体的相互作用-小测

-2.10 扫描电镜的结构和性能参数

--扫描电镜的结构和性能参数

--扫描电镜的结构和性能参数-小测

-2.11 二次电子像的衬度原理

--二次电子像的衬度原理

--二次电子像的衬度原理-小测

-2.12 背散射电子像的衬度原理

--背散射电子像的衬度原理

--背散射电子像的衬度原理-小测

-2.13 波谱和能谱分析

--波谱和能谱分析

--波谱和能谱分析-小测

-2.14 扫描电镜的样品制备

--扫描电镜的样品制备

--扫描电镜的样品制备-小测

-2.15 扫描隧道显微镜

--2.15 扫描隧道显微镜

--扫描隧道显微镜-测试

-2.16 原子力显微镜的工作原理及应用

--原子力显微镜的工作原理及应用

--原子力显微镜的工作原理及应用-测试

-第二章测试题

第三章 波谱分析

-3.1 红外光谱概述与原理

--红外光谱概述与原理

--红外光谱概述与原理-小测

-3.2 红外光谱图解析与仪器构造

--红外光谱图解析与仪器构造

--红外光谱图解析与仪器构造-小测

-3.3 拉曼光谱概述与原理

--拉曼光谱概述与原理

--拉曼光谱概述与原理-小测

-3.4 拉曼光谱图解析和仪器构造

--拉曼光谱图解析和仪器构造

--拉曼光谱图解析和仪器构造-小测

-3.5 核磁共振氢谱的基本原理

--核磁共振氢谱的基本原理

-3.6 核磁共振谱仪的构造与氢谱解析

--核磁共振谱仪的构造与氢谱解析

-3.7 质谱分析概述及原理

--质谱分析概述及原理

-3.8 离子的类型及质谱基本术语

--离子的类型及质谱基本术语

-3.9 质谱分析及联用技术

--质谱分析及联用技术

-3.10 紫外-可见吸收光谱的基本原理

--紫外-可见吸收光谱的基本原理

-3.11 紫外-可见吸收光谱的仪器构造与应用

--紫外-可见吸收光谱的仪器构造与应用

-3.12 分子荧光光谱的基本原理

--分子荧光光谱的基本原理

-3.13 分子荧光光谱的特征与仪器构造

--分子荧光光谱的特征与仪器构造

-第三章测试题

第四章 电子能谱分析

-4.1 电子能谱概述

--电子能谱概述

-4.2 XPS基本原理

--XPS基本原理

-4.3 XPS结果分析

--XPS结果分析

-4.4 俄歇电子能谱(上)

--俄歇电子能谱(上)

-4.5 俄歇电子能谱(下)

--俄歇电子能谱(下)

第五章 热分析

-5.1 DTA基本原理

--DTA基本原理

-5.2 DTA基本结构

--DTA基本结构

-5.3 DTA曲线影响因素

--DTA曲线影响因素

-5.4 DTA定性定量分析

--DTA定性定量分析

-5.5 DSC基本原理

--DSC基本原理

-5.6 热重法

--热重法

-第五章测试题

透射电子显微镜结构和成像原理(下)笔记与讨论

也许你还感兴趣的课程:

© 柠檬大学-慕课导航 课程版权归原始院校所有,
本网站仅通过互联网进行慕课课程索引,不提供在线课程学习和视频,请同学们点击报名到课程提供网站进行学习。