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《材料分析方法》试验报告 透射电子显微镜介绍分析

姓名：杨勇 班级：04011507 学号：2015300975日期：2017.11.18

一、试验目的

1.了解透射电子显微镜的结构与成像原理； 2.了解透射电子显微镜的主要功能。

二、仪器介绍：

1.透射电子显微镜简介

透射电子显微镜是一种具有高分辨率，高放大倍数的电子光学仪器，被广泛应用于材料科学等研究领域。透射电子显微镜的主要特点是可以进行组织形貌与晶体结构同位分析、晶体缺陷分析和晶体结构测定。透射电子显微镜按加速电压分类，通常可分为常规电镜、高压电镜和超高压电镜。提高加速电压，可缩短入射电子的波长，一方面有利于提高电镜的分辨率；同时又可以提高对试样的穿透能力。

图1.透射电子显微镜 图2.成像系统结构

2.透射电子显微镜结构

透射电子显微镜由电子光学系统、真空系统、电源与控制系统三部分组成，电子光学系统通常称为镜筒，是投射电子显微镜的核心部分。电子光学系统由照明系统、成像系统和观察记录系统组成。

（1）照明系统由电子枪、聚光镜和相应的平移对中、倾斜调节装置组成。

? 电子枪是投射电子显微镜的电子源。常用的是热阴极三极电子枪，而在高性能分析性透射电镜中多采用场发射电子枪，它分为冷阴极FEG和热阴极FEG，冷阴极在室温下使用，而热阴极加热到比热发射低的温度使用。

? 聚光镜用来会聚电子枪射出的电子束，以最小的损失照明样品，调节照明强度、孔径角和束斑大小，一般采用双聚光系统。

（2）成像系统主要由物镜、中间镜和投影镜组成。

? 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率的高低主要取决于物镜。物镜的分辨率主要取决于极靴的

形状和加工精度。为了减小物镜的球差，往往在物镜的后焦面上安放一个物镜光阑。

? 中间镜是一个弱励磁的长焦距变倍率透镜，可在0`20倍范围调节。放大倍数大于1时，用来进一步放大物镜像；放大倍数小于1时，用来缩小物镜像。

? 投影镜的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，是一个短焦距的强磁透镜，其景深和焦长都非常大。

* 在电镜的操作过程中，主要是利用中间镜的可变倍率来控制电镜的总放大倍数。

* 成像操作：中间镜的物平面与物镜的像平面重合，则在荧光屏上得到一幅放大像。

* 衍射操作：中间镜的物平面与物镜的背焦面重合，则在荧光屏上得到一副电子衍射花样。

图3.成像系统光路 图4.观察记录系统

左边：电子显微图像 右边：电子衍射

（3） 观察记录系统包括荧光屏和照相机构。

在荧光屏下面放置一个可以自动换片的照相暗盒，照相时只要把荧光

屏掀往一侧垂直竖起，电子束即可使照相底片曝光。通常采用在暗室操作情况下人眼较敏感的、发绿光的荧光物质来涂制荧光屏，这样有利于高放大倍数、低亮度图像的聚焦和观察。电子显微镜工作时，整个电子通道都必须置于真空系统内。 3.光阑介绍

投射电子显微镜中有三种主要活动光阑：聚光镜光阑、物镜光阑和选区光阑。 ? 聚光镜光阑的作用是限制照明孔径角，通常安装在第二聚光镜的下方。 ? 物镜光阑又称为衬度光阑，通常安装在物镜的后焦面上。加入物镜光阑使物镜孔径角减小，能减小相差，得到质量较高的显微图像。物镜光阑的另一个作用是在后焦面上套取衍射束的斑点成像，即所谓的暗场成像。利用明暗场显微图像的对照分析，可以方便的进行物相鉴定和缺陷分析。

?选区光阑又称为场限光阑或视场光阑。一般放在物镜的像平面位置。为了分析样品上的一个微小区域，应该在样品上放一个光阑，使电子束只能通过光阑孔限定的微区，对微区进行的衍射分析叫做选区衍射。

三、实验感想与体会

通过此次实验，我对于认知物体的微观结构又多了一项本领---透射电子显微分析。透射电子显微分析作为一种能够组织形貌与晶体结构同位分析、晶体缺陷分

析和晶体结构测定。另外通过这次实验，我们更能将上课时老师讲解的相关知识得以运用，亲自看到了透射电镜，对所学知识理解的更为透彻。