透射电子显微镜的结构与成像原理-LED新闻
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content="透射电子显微镜的结构与成像原理
透射电子显微镜是以波长极短的电子束作为照明源，用电磁透镜聚焦成像的一种高分辨率、高放大倍数的电子光学仪器。
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透射电子显微镜的结构与成像原理
透射电子显微镜是以波长极短的电子束作为照明源，用电磁透镜聚焦成像的一种高分辨率、高放大倍数的电子光学仪器。
There are four main components to a transmission electron micros
透射电子显微镜的结构与成像原理透射电子显微镜是以波长极短的电子束作为照明源，用电磁透镜聚焦成像的一种高分辨率、高放大倍数的电子光学仪器。There are four main components to a transmission electron microscope:(1) an electron optical column(2) a vacuum system(3) the necessary electronics (lens supplies for focusing and deflecting the beam and the high voltage generator for the electron source)(4) software电子光学系统（镜筒）（an electron optical column）是其核心，它的光路图与透射光学显微镜相似，如图所示，包括：照明系统，成像系统，观察记录系统。图2-1 投射显微电镜构造原理和光路照明系统组成：由电子枪、聚光镜（1、2级）和相应的平移对中、倾斜调节装置组成。作用：提供一束亮度高、照明孔径角小、平行度高、束斑小、束流稳定的照明源。为满足明场和暗场成像需要，照明束可在20-30范围内倾斜。1. 电子枪电子枪是电镜的电子源。其作用是发射并加速电子，并会聚成交叉点。 目前电子显微镜使用的电子源有两类：热电子源&&加热时产生电子，W丝，LaB6场发射源&&在强电场作用下产生电子，场发射电镜FE热阴极电子源电子枪的结构如图2-2所示，形成自偏压回路，栅极和阴极之间存在数百伏的电位差。电子束在栅极和阳极间会聚为尺寸为d0的交叉点，通常为几十um。 栅极的作用：限制和稳定电流。2. 聚光镜从电子枪发射出的电子束，束斑尺寸大，相干性差，平行度差，为此，需进一步会聚成近似平行的照明来，这个任务由聚光镜实现，通常有两级聚光镜来聚焦。如图2-3。C&为强磁透镜， C&弱磁透镜，长焦，小&。 2&#1048698; 为了调整束斑大小还在C2聚光镜下装一个聚光镜光栏。通常经二级聚光后可获得N，um的电子束斑。&#1048698; 同时，为了减小像散，在C下还要装一个消像散器，以校正磁场成轴对称性的。 2&#1048698; 电子枪还可以倾斜2&30，以实现中心磁场成像。
图2-3 照明系统光路图2.1.2 成像系统由物镜、物镜光栏、选区光栏、中间镜（1、2）和投影镜组成.1） 物镜：强励磁短焦透镜（f=1-3mm）,放大倍数100&300倍。作用：形成第一幅放大像2） 物镜光栏：装在物镜背焦面，直径20&120um，无磁金属制成。作用：a.提高像衬度，b.减小孔经角，从而减小像差。C.进行暗场成像3） 选区光栏：装在物镜像平面上，直径20-400um，作用：对样品进行微区衍射分析。4） 中间镜：弱压短透镜，长焦，放大倍数可调节0&20倍作用a.控制电镜总放大倍数。B.成像/衍射模式选择。5） 投影镜：短焦、强磁透镜，进一步放大中间镜的像。投影镜内孔径较小，使电子束进入投影镜孔径角很小。小孔径角有两个特点：a. 景深大，改变中间镜放大倍数，使总倍数变化大，也不影响图象清晰度。b. 焦深长，放宽对荧光屏和底片平面严格位置要求。注意：有些电镜还装有附加投影镜，用以自动校正磁转角。2.1.3 观察记录系统观察和记录系统包括荧光屏和照相机构。荧光屏涂有在暗室操作条件下，人眼较敏感、发绿光的荧光物质，有利于高放大倍数、低亮度图像的聚集和观察。 照相机构是一个装在荧光屏下面，可以自动换片的照相暗盒。胶片是一种对电子束曝光敏感、颗粒度很小的溴化物乳胶底片，为红色盲片，曝光时间很短，一般只需几秒钟。新型电镜均采用电磁快门，与荧光屏联动。有的装有自动曝光装置。现代电镜已开始装有电子数码照相装置，即CCD相机。
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共有&15&人回复了该问答为什么做傅里叶变换后只能看到部分衍射花样
晶体为F-43m面心立方，左上角为我对部分区域HRTEM做FT变换后的花样，四个衍射点对应的d值为{220}晶面，但是和标准电子衍射花样对比发现看不到{200}。这个是因为在HRTEM上调焦的原因看不到{200}晶面所以对应的FT没有对应的衍射花样吗？多谢了！
回复于： 17:38:03你的样品带轴不正，其实135度左右的斜线上已经出了一列200 和400的斑点和他垂直的那一列因为你的样品不正出不来另外FCC晶体，200的强度比较弱，fft上不好看出来，应该看400类型的点但是不管怎样，200的点是能看到的。
快速回复【花三五分钟，帮别人解决一个问题，快乐自己一天！】
回复于： 7:31:50
看不清，把原始图片传上来，标明用哪个区域做的FFT。另外，要保证标尺是准确的，至少不能差太多。如果有原子位置，也贴上来，衍射强度不完全决定于晶格种类。
回复于： 12:04:38
我把原始图贴上来了，标尺应该没有问题，管仪器的老师在CCD下校准过。多谢了！
回复于： 18:42:47
理想成分是什么？
回复于： 22:29:55
图片不清楚
回复于： 23:36:46
材料很有意思啊
回复于： 15:48:15
麻烦把图片弄清楚点更好看些@
回复于： 15:52:31
我觉得是你的图片出了问题
回复于： 2:56:04
(Sorry I have difficulty typing in Chinese)Let's suppose your calibration and calculation are correct. Then the phenomenon might stem from dynamic diffraction. You may do HREM simulation to see the change of (200) spot intensity.
回复于： 9:11:37
Misse,真是久违的ID啊。
回复于： 17:38:03
你的样品带轴不正，其实135度左右的斜线上已经出了一列200 和400的斑点和他垂直的那一列因为你的样品不正出不来另外FCC晶体，200的强度比较弱，fft上不好看出来，应该看400类型的点但是不管怎样，200的点是能看到的。
回复于： 23:49:39
原文由 misse(MissE) 发表:(Sorry I have difficulty typing in Chinese)Let''s suppose your calibration and calculation are correct. Then the phenomenon might stem from dynamic diffraction. You may do HREM simulation to see the change of (200) spot intensity.我的样品还是很薄的，厚度在3到4个nm以内，应该不会有动力学散射。另外，偶不知道怎么做模拟，还望多多指教。
回复于： 0:06:52
原文由 下一站Julich(querida) 发表:你的样品带轴不正，其实135度左右的斜线上已经出了一列200 和400的斑点和他垂直的那一列因为你的样品不正出不来另外FCC晶体，200的强度比较弱，fft上不好看出来，应该看400类型的点但是不管怎样，200的点是能看到的。小的不才，但是觉得楼上这位说得比较在理，我把ft区域选大一点后，你说的这个情况更加明显一些了。有一点还要请教一下，做ft后斑点强度在理论上是不是可以和XRD结果中的X射线bragg衍射结果相对照啊，我个人理解在足够薄的样品中，一个是电子衍射，一个是X射线，相位叠加最后峰的强度应该类似吧。因为我根据你说的，对照查了一下XRD标准谱，400峰强度确实比200高出一倍左右。现在偶最拿不准的就是这个晶带轴是不是定对了？在照相的时候欠焦量不同成像结果不一样，做ft或者电子衍射是不是最可靠的办法来定晶带轴啊。呵呵，还请多指教。
回复于： 8:05:21
下一站说的对，重新合轴就能解决。至于XRD那个，我认为应该是对应的，都是X射线衍射啊。。
回复于： 22:29:04
小弟怯怯问一句: FFT和SAED标定方法一样吧?
回复于： 3:28:29
原文由 无敌大冰冰(sourbing) 发表:下一站说的对，重新合轴就能解决。至于XRD那个，我认为应该是对应的，都是X射线衍射啊。。倾转一样样品比较好，或者重新找一个形状正方同时看上去比较黑的样品重新拍照
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透射电镜原理 透射电镜成像原理
从聚光镜来的电子束打到样品上。（wWW.NiuBB.NeT)与样品发生相互作用。如果样品薄到一定程度，电子就可以透过样品。透过去的电子分成两类。一类是继续按照原来的方向前进，能量几乎没有改变。我们称之为直进电子。另一类是方向偏离原来的方向。我们称之为散射电子。这些电子中有的能量有比较大的改变。我们称之为非弹性散射电子。有的电子能量几乎没有改变。我们称之为弹性散射电子。所有这些电子通过物镜后在物镜的后焦面上会形成一种特殊的图象。我们称之为夫琅禾费衍射花样。如果被电子束照射的区域是非晶，则花样的特点是中央亮斑加从中央到外围越来越暗的光晕。如果被电子束照射的区域是一块单晶，则花样的特点是中中央亮斑加周围其它离散分布、强弱不等的衍射斑。如果被电子束照射的区域包括许多单晶，则花样的特点是中央亮斑加周围半径不等的一圈圈亮环。至于为什么会形成这些花样。可以从入射电子的散射来解释。对非晶样品，从不同原子上散射出的同一方向上的电子波之间没有固定的相位差，且随着散射角的增大，散射的电子数量少，能量损失大，它们通过物镜后，直进的电子形成中央亮斑。散射的电子形成周围的光晕。越往外，光晕越来越弱。对晶体样品，由于原子排列的规律性，不同原子的同一方向的散射波之间存在固定的相位差。某些方向上相位差为2π的整数倍。根据波的理论，在这些方向上的散射波会发生加强干涉。我们称之为衍射。同一方向的衍射波在物镜后焦面上形成一个亮斑。我们称之为衍射斑。直进的电子形成中央的透射斑。整个后焦面的图象称之为电子衍射花样。至于哪些方向上会出现衍射波，这可由布拉格公式决定。详细内容见教材。由于电子衍射花样与晶体的结构之间存在对应关系，如果我们记录下衍射花样，就可以对晶体结构进行分析。这正是透射电子显微镜能够进行晶体结构分析的原因之一。对多晶样品，每个单晶形成自己的衍射花样。由于各个单晶的取向不同，每个单晶上相同指数的衍射波出现在以入射电子方向为中心线的圆锥上，它们通过物镜后形成衍射圈。通过分析这些衍射圈的半径和亮度，也可以对多晶样品进行结构分析。把透射电镜的工作方式切换到衍射模式，则在物镜后焦面上形成的花样在荧光屏上可以观察到，也可以用底片或相机记录下来。仪器在物镜的后焦面位置有一个活动光阑。我们称之为物镜光阑。它是上面开有不同直径小孔的钼皮。小孔的直径从小到大依次是50微米、100微米、200微米。这个光阑的作用是控制到物镜像平面参与成像的电子束。我们可以不插入物镜光阑，让所有电子束到像平面成像。也可以插入光阑，让一束或多束电子到像平面成像。这里就涉及到透射电子显微镜的两种成像模式。只让一束电子通过物镜后焦面进而到像平面成像的模式称为衍射衬度（又称振幅衬度）模式。让一束以上通过物镜后焦面进而到像平面成像的模式称为高分辨模式（也称相位模式）。在衍射衬度模式中，如果让透射束到像平面成像，则称为明场像。如果让衍射束到像平面成像，则称为暗场像。对非晶样品，由于没有衍射束，所以一般也只有明场像之说。对晶体样品，不但有暗场，根据光路的不同，还有中心暗场与弱束暗场之分。中心暗场是让强衍射束通过。弱束暗场是让弱衍射束通过。通常观察样品的形貌、颗粒大小、组织结构、晶体缺陷等采用衍射衬度模式。如果需要观察晶体的原子排列特征，如晶格像、原子结构像等，就要采用高分辨模式。在衍射衬度模式中，像平面上图象的衬度来源于两个方面。一是质量、厚度因素；一是衍射因素。所谓质量因素，是指由于样品的不同部位的密度不同（其它都相同），同样强度的电子束打到该样品后，密度高的区域透过去的直进电子束弱于密度低的区域。于是到达荧光屏上的效果是密度高的区域暗，密度低的区域亮。这就形成了衬度。所谓厚度因素，是指由于样品的不同部位的厚度不同（其它都相同），同样强度的电子束打到该样品后，厚区域透过去的直进电子束弱于薄的区域。于是到达荧光屏上的效果是厚区暗，薄区亮。这也形成了衬度。所谓衍射因素，是指由于样品上不同的部位产生电子衍射的情况不同（其它都相同），透射电镜原理 透射电镜成像原理同样强度的电子束打到该样品后，产生强衍射的区域透过去的直进电子束弱于产生弱衍射的区域。(WWw.nIUbB.NeT]于是到达荧光屏上时，产生强衍射的区域暗，弱衍射的区域亮（明场像）。利用衍射因素，加上电子衍射花样，可以对材料中的许多内容进行研究，如晶界、位错、层错、孪晶、相界、反相畴界、析出相、取向关系等。欢迎您转载分享：