實(shí)驗(yàn)二 透射電鏡結(jié)構(gòu)原理及明暗場(chǎng)成像

1、實(shí)驗(yàn)二實(shí)驗(yàn)二透射電鏡結(jié)構(gòu)原理及明暗場(chǎng)成像透射電鏡結(jié)構(gòu)原理及明暗場(chǎng)成像一、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及實(shí)驗(yàn)?zāi)康?結(jié)合透射電鏡實(shí)物介紹其基本結(jié)構(gòu)及工作原理，以加深對(duì)透射電鏡結(jié)構(gòu)的整體印象，加深對(duì)透射電鏡工作原理的了解。2選用合適的樣品，通過(guò)明暗場(chǎng)像操作的實(shí)際演示，了解明暗場(chǎng)成像原理。二、透射電鏡的基本結(jié)構(gòu)及工作原理透射電子顯微鏡是一種具有高分辨率、高放大倍數(shù)的電子光學(xué)儀器，被廣泛應(yīng)用于材料科學(xué)等研究領(lǐng)域。透射電鏡以波長(zhǎng)極短的電子束作為光源，電子束經(jīng)由聚光鏡系

2、統(tǒng)的電磁透鏡將其聚焦成一束近似平行的光線穿透樣品，再經(jīng)成像系統(tǒng)的電磁透鏡成像和放大，然后電子束投射到主鏡簡(jiǎn)最下方的熒光屏上而形成所觀察的圖像。在材料科學(xué)研究領(lǐng)域，透射電鏡主要可用于材料微區(qū)的組織形貌觀察、晶體缺陷分析和晶體結(jié)構(gòu)測(cè)定。透射電子顯微鏡按加速電壓分類，通?？煞譃槌Ｒ?guī)電鏡(100kV)、高壓電鏡(300kV)和超高壓電鏡(500kV以上)。提高加速電壓，可縮短入射電子的波長(zhǎng)。一方面有利于提高電鏡的分辨率；同時(shí)又可以提高對(duì)試樣的穿

3、透能力，這不僅可以放寬對(duì)試樣減薄的要求，而且厚試樣與近二維狀態(tài)的薄試樣相比，更接近三維的實(shí)際情況。就當(dāng)前各研究領(lǐng)域使用的透射電鏡來(lái)看，其主要三個(gè)性能指標(biāo)大致如下：加速電壓：80～3000kV分辨率：點(diǎn)分辨率為0.2～0.35nm、線分辨率為0.1～0.2nm最高放大倍數(shù)：30～100萬(wàn)倍盡管近年來(lái)商品電鏡的型號(hào)繁多，高性能多用途的透射電鏡不斷出現(xiàn)，但總體說(shuō)來(lái)，透射電鏡一般由電子光學(xué)系統(tǒng)、真空系統(tǒng)、電源及控制系統(tǒng)三大部分組成。此外，還包括

4、一些附加的儀器和部件、軟件等。有關(guān)的透射電鏡的工作原理可參照教材，并結(jié)合本實(shí)驗(yàn)室的透射電鏡，根據(jù)具體情況進(jìn)行介紹和講解。以下僅對(duì)透射電鏡的基本結(jié)構(gòu)作簡(jiǎn)單介紹。1電子光學(xué)系統(tǒng)電子光學(xué)系統(tǒng)通常又稱為鏡筒，是電鏡的最基本組成部分，是用于提供照明、成像、顯像和記錄的裝置。整個(gè)鏡筒自上而下順序排列著電子槍、雙聚光鏡、樣品室、物鏡、中間鏡、投影鏡、觀察室、熒光屏及照相室等。通常又把電子光學(xué)系統(tǒng)分為照明、成像和觀察記錄部分。2真空系統(tǒng)為保證電鏡正常工

5、作，要求電子光學(xué)系統(tǒng)應(yīng)處于真空狀態(tài)下。電鏡的真空度一般應(yīng)保持在105托，這需要機(jī)械泵和油擴(kuò)散泵兩級(jí)串聯(lián)才能得到保證。目前的透射電鏡增加一個(gè)離(5)插入物鏡光欄套住熒光屏中心的衍射斑點(diǎn)，轉(zhuǎn)入成像操作方式，取出選區(qū)光欄。此時(shí)，熒光屏上顯示的圖像即為該衍射束形成的暗場(chǎng)像。通過(guò)傾斜入射束方向，把成像的衍射束調(diào)整至光軸方向，這樣可以減小球差，獲得高質(zhì)量的圖像。用這種方式形成的暗場(chǎng)像稱為中心暗場(chǎng)像。在傾斜入射束時(shí)，應(yīng)將透射斑移至原強(qiáng)衍射斑(hkl)

6、位置，而(hkl)弱衍射斑相應(yīng)地移至熒光屏中心，而變成強(qiáng)衍射斑點(diǎn)，這一點(diǎn)應(yīng)該在操作時(shí)引起注意。圖21明暗場(chǎng)成像的光路原理示意圖a)明場(chǎng)成像b)中心暗場(chǎng)成像圖22是相鄰兩個(gè)鎢晶粒的明場(chǎng)和暗場(chǎng)像。由于A晶粒的某晶面滿足布喇格條件，衍射束強(qiáng)度較高，因此在明場(chǎng)像中顯示暗村度。圖22b是A晶粒的衍射束形成的暗場(chǎng)像，因此A晶粒顯示亮襯度，而B(niǎo)晶粒則為暗像。圖23顯示析出相(ZrAl3)在鋁合金基體中分布的明場(chǎng)和暗場(chǎng)像，圖23b是析出相衍射束形成的暗