jem2100透射电镜

T E M-透射电镜习题答案及总

结

标准化文件发布号：（9312-EUATWW-MWUB-WUNN-INNUL-DQQTY-

电子背散射衍射：当入射电子束在晶体样品中产生散射时，在晶体内向空间所有方向发射散射电子波。如果这些散射电子波河晶体中某一晶面之间恰好符合布拉格衍射条件将发生衍射，这就是电子背散射衍射。

二、简答

1、透射电镜主要由几大系统构成各系统之间关系如何

答：三大系统:电子光学系统,真空系统,供电系统。

其中电子光学系统是其核心。其他系统为辅助系统。

2、照明系统的作用是什么它应满足什么要求

答：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。它的作用是提供一束亮度高、照明孔经角小、平行度好、束流稳定的照明源。它应满足明场和暗场成像需求。

3、成像系统的主要构成及其特点、作用是什么

答：主要由物镜、物镜光栏、选区光栏、中间镜和投影镜组成.

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

材料分析测试方法

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第二篇 材料电子显微分析第七章 透射电镜的结构

材料分析测试方法

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透射电子显微镜是利用电子的波动性来观察固体材料内部的各种缺 陷和直接观察原子结构的仪器。尽管复杂得多， 陷和直接观察原子结构的仪器。尽管复杂得多，它在原理上基本模 拟了光学显微镜的光路设计， 拟了光学显微镜的光路设计，简单化地可将其看成放大倍率高得多 的成像仪器。一般光学显微镜放大倍数在数十倍到数百倍， 的成像仪器。一般光学显微镜放大倍数在数十倍到数百倍，特殊可 到数千倍。而透射电镜的放大倍数在数千倍至一百万倍之间， 到数千倍。而透射电镜的放大倍数在数千倍至一百万倍之间，有些 甚至可达数百万倍或千万倍。 甚至可达数百万倍或千万倍。 目前，风行于世界的大型电镜，分辨本领为2 3 , 目前，风行于世界的大型电镜，分辨本领为2~3Å,电压为 100~500kV 放大倍数50 1200,000倍 500kV, 50~1200,000 100 500kV,放大倍数50 1200,000倍。由于材料研究强调综合分 电镜逐渐增加了一些其它专门仪器附件，如扫描电镜、 析，电镜逐渐增加了一些其它专门仪器附件，如扫描电镜、扫描透 射电镜、 射线

实验二 透射电镜结构原理及明暗场成像

一、实验内容及实验目的

1．结合透射电镜实物介绍其基本结构及工作原理，以加深对透射电镜结构的整体印象，加深对透射电镜工作原理的了解。

2．选用合适的样品，通过明暗场像操作的实际演示，了解明暗场成像原理。

二、透射电镜的基本结构及工作原理

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。透射电镜以波长极短的电子束作为光源，电子束经由聚光镜系统的电磁透镜将其聚焦成一束近似平行的光线穿透样品，再经成像系统的电磁透镜成像和放大，然后电子束投射到主镜简最下方的荧光屏上而形成所观察的图像。在材料科学研究领域，透射电镜主要可用于材料微区的组织形貌观察、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(100kV)、高压电镜(300kV)和超高压电镜(500kV以上)。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，这不仅可以放宽对试样减薄的要求，而且厚试样与近二维状态的薄试样相比，更接近三维的实际情况。就当前各研究领域使用的透射电镜来看，其主要三个性能指标大致如下：

加速电压：80～3000kV

分辨率：点分辨

实验一 透射电镜的结构与组织观察一、实验目的 1.了解透射电子显微镜(TEM : transmission electron microscope)的成像原理，观察基本结 构； 2.掌握典型组织的TEM像的基本特征和分析 方法。 二、透射电镜的基本结构和成像原理 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本领、 高放大倍数的电子光学仪器。它由电子光学系统 (镜筒)、电源和控制系统、真空系统三部分组 成。

显微镜原理对比图 a)透射电子显微镜 b) 透射光学显微镜

工作原理：与光学显微镜类似光学显微镜 照明束 可见光(390~760nm )

透射电子显微镜 电子(200kV的电子束的波长为 0.00251nm)

聚焦装置 放大倍数 分辨本领

玻璃透镜 小，不能连续可调 低

电磁透镜 大，连续可调 高

结构分析

不能

能

电子枪发射的电子在阳极加速电压的作用下， 高速地穿过阳极孔，被聚光镜会聚成很细的电子 束照明样品。因为电子束穿透能力有限，所以要 求样品做得很薄，观察区域的厚度在200nm左右。 由于样品微区的厚度、平均原子序数、晶体结构 或位向有差别，使电子束透过样品时发生部分散 射，其散射结果使通过物镜光阑孔的电子束强度 产

实验二 透射电镜结构原理及明暗场成像

一、实验内容及实验目的

1．结合透射电镜实物介绍其基本结构及工作原理，以加深对透射电镜结构的整体印象，加深对透射电镜工作原理的了解。

2．选用合适的样品，通过明暗场像操作的实际演示，了解明暗场成像原理。

二、透射电镜的基本结构及工作原理

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。透射电镜以波长极短的电子束作为光源，电子束经由聚光镜系统的电磁透镜将其聚焦成一束近似平行的光线穿透样品，再经成像系统的电磁透镜成像和放大，然后电子束投射到主镜简最下方的荧光屏上而形成所观察的图像。在材料科学研究领域，透射电镜主要可用于材料微区的组织形貌观察、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(100kV)、高压电镜(300kV)和超高压电镜(500kV以上)。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，这不仅可以放宽对试样减薄的要求，而且厚试样与近二维状态的薄试样相比，更接近三维的实际情况。就当前各研究领域使用的透射电镜来看，其主要三个性能指标大致如下：

加速电压：80～3000kV

分辨率：点分辨

第十章 透射电镜的结构与成像原理

透射电镜构造原理

透射电镜一般是电子光学系统、真空系统和电源与控制系统三大部分组成。电子光学系统通常称为镜筒，是透射电子显微镜的核心，它又可以分为照明系统、成像系统和观察记录系统。

下图是电镜电子光学系统的示意图，其中左边是电镜的剖面图，右边是电镜的示意图和光学显微镜的示意图对比。由图中可以看出，电镜中的电子光学系统主要包括电子枪、聚光镜、试样台、物镜、物镜光阑、选区光阑、中间镜、投影镜和观察记录系统等几部分组成，其成像的光路与光学显微镜基本相同。

电镜的电子光学系统中，一般将电子枪和聚光镜归为照明系统，将物镜、中间镜和投影镜归为成像系统，而观察记录系统则一般是荧光屏和照相机，现在的电镜往往还配有慢扫描CCD相机，主要用来记录高分辨像和一般的电子显微像。下图是电子光学系统的框架图。

第一节 照明系统

照明系统由电子枪、聚光镜以及相应的平移、倾转和对中等调节装置组成，其作用是提供一束亮度高、照明孔径半角小、平行度好、束流稳定的照明源。为了满足明场和暗场成像的需要，照明束可以在5度范围内倾转。

1.1 电子枪

电子枪可分为热阴极电子枪和场发射电子枪。热阴极电子枪的材料主要有钨丝(W)和六硼化镧(L

透射电镜

Tecnai G2 20 S-TWIN透射电子显微镜简易操作指南国家纳米科学中心纳米检测实验室齐笑迎

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说明本文件的目的在于帮助用户记忆培训的内容，不能代替培训。有意自己操作透射电镜的用户请到现场参加培训。为了把此文件的篇幅限制在一个合理程度，文件内容难于面面俱到。欢迎各位对本文件的内容提出宝贵意见！2

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Tecnai G2 20 ST透射电镜外观

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Tecnai G2 20 ST透射电镜介绍生产厂家：美国FEI公司主要附件：美国Gatan公司1k×1k CCD相机美国EDAX公司X射线能谱仪

透射电镜

主要规格及技术指标最高加速电压电子枪点分辨率晶格分辨率最小束斑尺寸放大倍数样品台最大倾转角 X射线能谱分辨率分析范围 200 KV LaB6或W灯丝 0.24 nm 0.14 nm 1.5 nm 25×~1030K× A:±40°B:±40° 136 eV Be~ U

透射电镜

主要功能及应用范围观察各种材料的微观结构并对样品进行纳米尺度的微区分析，如：形貌观察；高分辨电子显微像；电子衍射；会聚束电子衍射；衍射衬度成像； X射线能谱分析等。6

透射电镜

仪器工作条件

JEM-2100培训

一、 开机程序：

1. 检查各仪表的读数是否正常（一般一个月检查一次）。 a． 离子泵（SIP）：开灯丝前应保证真空压力小于4*10-5Pa；

b． 高压箱：未开高压时，高压箱SF6（高压绝缘气体）气压表大于0.01MPa;电子枪SF6气压表0.28-0.32（主机左侧下方圆表），该压力值不能低于0.28，低于该值不能启动，当前指针在0.3左右； c． 水阀压力：左侧Lens（0.06MPa），中间DP泵（0.06MPa），右侧Lens units(0.04MPa)，

d． 循环冷却水箱：温度在18（+/-0.5）度；

e．空压机在启动状态：压力表位于主机左侧下方（上面方表），当黑色指针大于红色指针表示空压泵启动，红色指针当前位置为0.25左右；空压机一般一个月放一次。

f． 主副系统通讯连接：若通信中断，操作面板右侧后方有重启开关。 g． 一般情况下，Gun，Column，Specimen和camera的值Ready状态时为<35，但主要看电源柜上离子泵读书，RT值为54。抽真空方式为：机械泵抽RT室（储气室）；DP泵抽照相室和样品室，DP泵抽到一定程度后SIP离子泵启动抽气，此时潘宁规工作显示真空度值。

2. 加液氮：在冷阱中加入液氮，第一次加满后盖上盖子5min后液氮会喷出，再加一次。一天工作中，隔4个小时要加一次（早上9点左右加满，晚上4点多关的话，中间可以不用再加液氮）。一旦加了液氮，下班时必

透射电子显微分析是利用透射电子对试样的显微形貌和显微结构进行分析的一种方法，是材料测试的一种重要手段。 本节主要内容

一. 透射电镜的结构

透射电镜的结构: 电子照明系统,成像放大系统, 图像显示及观察记录系统,样品室和样品台, 真空系统, 电气系统

二. 透射电镜的主要性能指标

（一）分辨率

分辨率是透射电镜的主要性能指标，它表征透射电镜显示超显微结构细节的能力。透

射电镜的分辨率用两种指标表示：即点分辨率和线分辨率。点分辨率表示电镜能分辨的两个点之间的最小距离，线分辨率是指电镜能分辨的两条线之间的最小距离。目前，透射电镜的点分辨率为2.04?，线分辨率为1.04?。

（二）放大倍数

普通透射电镜的放大倍数变化范围为100倍~80万倍，并连续可调。超级电子显微镜的放大倍数可达1500万倍。 （三）加速电压

加速电压是指电子枪的阳极相对于阴极的电位差。它决定电子枪发射电子的波长和能量。加速电压高，电子束的能量大，穿透能力强，可以观察较厚的试样。普通透射电镜的最高加速电压为100~200KV。超高压透射电镜的加速电压高达3000KV。 三. 透射电镜图像的衬度 透射电镜的电子图像是由于透过试样各点参与成像的电子强度不同所造成的。透射电镜

的图像

透射电子显微学考题

(1)最常用的两种透射电镜工作模式图（像模式和衍射模式）？ 100kev, 200keV, 300 keV, 400 keV的电子波长？

(2)电子和物质的相互作用分几种散射？电子和薄样品如何作用？电子和厚样品如何作用？非弹性散射和弹性散射的角度一般是多少？何种角度弹性散射容易变为非相干的？样品变厚，前-背散射的份额如何变化？薄样品的TEM中，假定最多只有几次散射发生？TEM像由何种电子所成？ (3)电子散射和X-射线散射的机制和强度对比区别？ (4)非晶衍射？多晶衍射？单晶衍射的特征

(5)透射电镜中的几种主要像差是什么？它们的来源是什么？ (6)在倒格子空间中，画出电子衍射公式表示的含义？ (7)bcc和fcc衍射消光条件的结构因子推导过程？

(8)画出fcc [110]和[111] 带轴的衍射示意图（标衍射点），说明角度来源。

(9) 请说明图A中的衍射细节来源

(10) 根据fcc结构的菊池线和衍射带轴，标出下图中的衍射点

(11)

请给出以下Si[110]高分辨图像的标度(放大倍数), 两个最密排晶面.

12，为什么用电子来观察 13，什么是分辨率

14，电子与物质如何作用 15，什么是场深 16，什么是衍射