主要内容第三篇电子显微分析第九章透射电子显微分析第十章扫描电子显微分析电子探针X射线显微分析绪论显微镜的发明打开了微观世界的大门对于世界的观察，人类最初1932年，德国科是用肉眼来进行的。肉眼分学家Ruska研制辨率0.1~0.2mm第一台透射电子光源为可见光显微镜放大锁300多年前Leeuwenhoek发明了世界上最早的显微镜一光学显微镜，放大系统的存在，分辨率透射电子显微镜光学显微镜200nm电子显微镜可以看到单个可见光做为照明束原子，分辨率在0.1nm,以电子束做为照明束电子显微分析电子显微分析透射式电子显微镜（TEM）*·电子显微分析：电子束（波）与材料的相扫描式电子显微镜（SEM）*互作用而建立的各种材料现代分析方法。隧道式扫描电子显微镜（STM）·电子显微分析方法以材料微观形貌、结构透射扫描电子显微镜（TSEM）与成分分析为基本目的。超高压透射扫描电子显微镜
1 第三篇 主要内容 第九章 透射电子显微分析 第十章 扫描电子显微分析 电子探针X射线显微分析 绪 论 对于世界的观察，人类最初 是用肉眼来进行的。肉眼分 辨率0.1～0.2mm 光源为可见光 z300多年前 Leeuwenhoek发 明了世界上最早的显微镜－－ 光学显微镜。 z放大系统的存在，分辨率 200nm z可见光做为照明束 放大镜 显微镜的发明打开了微观世界的大门 光学显微镜 透射电子显微镜 电子显微镜可以看到单个 原子，分辨率在0.1nm,以 电子束做为照明束 1932年，德国科 学家Ruska研制 第一台透射电子 显微镜 •电子显微分析：电子束（波）与材料的相 互作用而建立的各种材料现代分析方法。 •电子显微分析方法以材料微观形貌、结构 与成分分析为基本目的。 电子显微分析 电子显微分析 透射式电子显微镜（TEM） 扫描式电子显微镜（SEM） 隧道式扫描电子显微镜（STM） 透射扫描电子显微镜（TSEM） 超高压透射扫描电子显微镜 * *
大型仪器第九章透射电子显微分析1.原理扫描电子显微镜2.仪器构造3.成像衬度4.样品制备5.应用透射电子显微镜1.光轴，主平面几个基本概念光轴：通过电磁透镜中心的对称轴1.光轴，主平面主平面：通过电磁透镜中心并垂直于对称轴的平面2.焦点和焦平面平行光线3.焦深（焦长）4.景深（场深）5.像差6.分辨率2.焦点（focus）透射电镜，物距>焦距，不考虑虚像的形成物平面：包含有物点并与光轴垂直的平面M=以像距)-=像平面：包含有像点并u（物距）u-与光轴垂直的平面u=2f,M=1焦面：包含有焦点并与u>2f,M<1光轴垂直的平面u<2f,M>1前焦点和后焦点前焦面和后焦面
2 大型仪器 扫描电子显微镜 透射电子显微镜 第九章 透射电子显微分析 1.原理 2.仪器构造 3.成像衬度 4.样品制备 5.应用 几个基本概念 1.光轴,主平面 2.焦点和焦平面 3.焦深（焦长） 4.景深（场深） 5.像差 6.分辨率 1.光轴,主平面 光轴:通过电磁透镜中心的对称轴 主平面:通过电磁透镜中心并垂直于对称轴的平面 2.焦点（focus） 物平面：包含有物点并 与光轴垂直的平面 像平面：包含有像点并 与光轴垂直的平面 焦面：包含有焦点并与 光轴垂直的平面 前焦点和后焦点 前焦面和后焦面 透射电镜，物距>焦距，不考虑虚像的形成 ( ) = ( ) 2, 1 2, 1 2, 1 v f vf M u uf f u fM u fM u fM − = = − = = > < < > 像距 物距
（透镜几何形状的缺陷[球差「几何像差像散像差景深色差OA电子束波长的改变焦深（焦长）球差像散：由透镜磁场的非旋转对称引起的最小散焦圆斑弱聚焦方向像平面1象平面2RA24Ar=电子人射方向强聚焦方向酸柔菌斑电磁透镜近轴区域和远轴区域对电子引入强度和方位可调节的矫正磁场进行补偿的折射能力不同造成的色差入射电子能量（或波长）非单一性造成的AiryDisk入射能量的84%集中在中央亮班3
3 景深 焦深（焦长） 像差 几何像差 色差 球差 像散 电子束波 长的改变 透镜几何形 状的缺陷 球差 电磁透镜近轴区域和远轴区域对电子 的折射能力不同造成的 最小散焦圆斑 1 3 4 s s Δ = r C α 像散：由透镜磁场的非旋转对称引起的 引入强度和方位可调节的矫正磁场进行补偿 色差 入射电子能量 （或波长）非 单一性造成的 Airy Disk 入射能量的84%集中在中央亮斑
XM19%恰能分辨不能分辨能分辨目前世界上最先进的透射电镜的分辨本领已达到0.1nm1.原理第九章透射电子显微分析固体原子库仑电场1.原理2.仪器构造入射电子方向改变*3.成像衬度4.样品制备(b)入射电子散射(0)*5.应用图1.电子散射示意图（a）与原子核作用：（b）与核外电子作用电子与固体作用产生的信号散射基元：原子核弹性散射I:入射电子流变化：方向改变I：透射电子流作用：电子在固体中扩散IRt背散射电子流散射基元：核外电子I：二次电子流非弹性散射变化：方向改变，能量逐渐减小Iy：X射线辐射作用：电子被吸收一次电子或IA：样品吸收电流固体材料的电子激发初始电子I：表面元素发射强度二次电子入射电于来与固体作用产生的发射现A
4 能分辨 不能分辨 19% 恰能分辨 目前世界上最先进的透射电镜的分辨本领已达到0.1nm 第九章 透射电子显微分析 1.原理 2.仪器构造 3.成像衬度 4.样品制备 5.应用 * * 图1. 电子散射示意图 （a）与原子核作用；（b）与核外电子作用 固体原子库仑电场 入射电子散射 入射电子方向改变 1.原理 散射基元：原子核 变化：方向改变 作用：电子在固体中扩散 弹性散射 非弹性散射 固体材料的电子激发 散射基元：核外电子 变化：方向改变，能量逐渐减小 作用：电子被吸收 一次电子或 初始电子 二次电子 电子与固体作用产生的信号 入射电子束与固体作用产生的发射现象 I0 I0：入射电子流 IT：透射电子流 IT IR：背散射电子流 IR IS：二次电子流 IS IX：X射线辐射 IX IA：样品吸收电流 IA IE：表面元素发射强度 IE
1.原理成像成像原理与光学显微镜类似·原子核对入射电子的散射是弹性散射√高的像分辨本领电子波长极短核外电子对入射电子的散射是非弹性散射产生衍射现象>结构分析（与物质作用遵从布拉格方程）图像背景2.仪器构造基本构造：五部分：1）照明系统：电子聚枪和聚光镜照明系统2）成像系统：物成像系统汉光锅镜、中间镜和投影镜记录系统3）真空系统.真空系统S4）记录系统：荧光电器系统屏和感光胶片电子枪：照明系统加速电压为50~100kV电子枪高压线组成[电子枪：电子源+控制发散装置钨丝聚光热电子源1 LaB,电子源场发射源：强电场作用亮度，相干性和稳定性阴极灯丝阳板板静电透镜三极热电子枪阳极板5
5 • 原子核对入射电子的散射是弹性散射 核外电子对入射电子的散射是非弹性散射 成像 图像背景 1.原理 • 成像原理与光学显微镜类似 电子波长极短 产生衍射现象 （与物质作用遵从布拉格方程） 高的像分辨本领 结构分析 2.仪器构造 五部分： 照明系统 成像系统 记录系统 真空系统 电器系统 基本构造： 1）照明系统：电子 枪和聚光镜 2）成像系统：物 镜、中间镜和投影镜 3）真空系统 4）记录系统：荧光 屏和感光胶片 组成 电子枪:电子源+控制发散装置 聚光镜 照明系统 亮度，相干性和稳定性 电子源 钨丝 LaB6 三极热电子枪 阴极灯丝 静电透镜 阳极板 电子枪： 加速电压为50~100kV 热电子源 场发射源：强电场作用 电子枪 阳极板 高压线