材料现代分析与测试技术复习资料

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X射线 与物质相互作用

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1.散射(相干,非相干)

2.光电效应(俄歇,二次荧光,光电子) 3.透射 4.热

1.背散射; 2.二次电子 3.透射电子; 4.吸收电子 5.俄歇; 6.特征X射线 7.阴极荧光……

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电子束 与物质相互作用

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第三节 透射电镜(TEM)

透射电镜结构

一、仪器结构 透射电子显微镜由三大部分组成:

电子光学系统,电子光学系统是电镜的主要组成部分。 真空系统 供电控制系统。

电子光学系统的组成部分示意图。由图可见透射电镜电子光学系统是一种积木式结构,上面是照明系统、中间是成像系统、下面是观察与记录系统。

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照明系统

照明系统主要由电子枪和聚光镜组成。 电子枪是发射电子的照明光源(热阴极三级电子枪)。 聚光镜是把电子枪发射出来的电子会聚而成的交叉点进一步会聚后照射到样品上。 照明系统的作用就是提供一束亮度高、照明孔径角小、平行度好、束流稳定的照明源。 成像系统

成像系统主要由物镜、中间镜和投影镜组成。

(一)物镜 物镜是用来形成第一幅高分辨率电子显微图像或电子衍射花样的透镜。透射电子显微镜分辨本领的高低主要取决于物镜。因为物镜的任何缺陷都被成像系统中其它透镜进一步放大。欲获得物镜的高分辨率,必须尽可能降低像差。通常采用强激磁,短焦距的物镜。

? 中间镜是一个弱激磁的长焦距变倍透镜. 投影镜的作用是把经中间镜放大(或缩小)的像(电子衍射花样)进一步放大,并投影到荧光屏上,它和物镜一样,是一个短焦距的强磁透镜。

? 高性能的透射电镜大都采用5级透镜放大,即中间镜和投影镜有两级,分第一中间镜和第二中间镜,第一投影镜和第二投影镜。投影镜的作用是把经中间镜放大(或缩小)的像(电子衍射花样)进一步放大,并投影到荧光屏上,它和物镜一样,是一个短焦距的强磁透镜。

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观察和记录装置包括荧光屏和照相机构

二、透射电镜的主要部件---样品台 样品台的作用是承载样品,并使样品能作平移、倾斜、旋转,以选择感兴趣的样品区域或位向进行观察分析。透射电镜的样品是放置在物镜的上下极靴之间,由于这里的空间很小,所以透射电镜的样品也很小,通常是直径3mm的薄片。

? 透射电镜的主要部件---消像散器 消像散器可以是机械式的,可以是电磁式的。机械式的是在电磁透镜的磁场周围放置几块位置可以调节的导磁体,用它们来吸引一部分磁场,把固有的椭圆形磁场校正成接近旋转对称的磁场。电磁式的是通过电磁极间的吸引和排斥来校正椭圆形磁场的

? 透射电镜的主要部件---光阑 在透射电子显微镜中有许多固定光阑和可动光阑,它们的作用主要是挡掉发散的电子,保证电子束的相干性和照射区域。其中三种主要的可动光阑是第二聚光镜光阑,物镜光阑和选区光阑。

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第二聚光镜光阑 聚光镜光阑的作用是限制照明孔径角。

(二)物镜光阑 物镜光阑又称为衬度光阑,通常它被放在物镜的后焦面上。 常用物镜光阑孔的直径是20~120μm范围。

电子束通过薄膜样品后产生散射和衍射。散射角(或衍射角)较大的电子被光阑挡住,不能继续进入镜筒成像,从而就会在像平面上形成具有一定衬度的图像。光阑孔越小,被挡去的电子越多,图像的衬度就越大,这就是物镜光阑又叫做衬度光阑的原因。加入物镜光阑使物镜孔径角减小,能减小像差,得到质量较高的显微图像。

? 物镜光阑的另一个主要作用是在后焦面上套取衍射束的斑点(即副焦点)成像,这就是所谓暗场像。利用明暗场显微照片的对照分析,可以方便地进行物相鉴定和缺陷分析。

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