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1、1第二章 透射电子显微镜的主要结构与成像234n真空系统真空系统n供电系统供电系统n电子光学系统电子光学系统第一节 透射电子显微镜的主要结构5电子光学系统67电子光学系统电子光学系统成像放大系成像放大系统统图像观察图像观察和记录系和记录系统统照明系照明系统统电子电子枪枪聚光镜聚光镜阴极阴极栅极栅极阳极阳极试样室试样室物镜物镜中间镜中间镜投影镜投影镜观察屏观察屏照相机照相机计算机计算机8阴极（接负高压）控制极（比阴极负1001000伏）阳极电子束聚光镜试样n 照明系统9阴极阴极栅极栅极帽帽阳极阳极1.电子枪电子枪10(a)自偏压回路 (b)电子枪内的等电位面11如果第一交叉点电子流密度为如果第一
2、交叉点电子流密度为i ic c，发散度为，发散度为，那么电子枪的亮度为：，那么电子枪的亮度为：在电子枪第一交叉点获得的最大聚焦电子流在电子枪第一交叉点获得的最大聚焦电子流密度密度i ic c由朗格缪尔（由朗格缪尔（LangmuirLangmuir）公式给出）公式给出：所以：所以：122.聚光镜双聚光镜照明系统光路图13underfocused Focused overfocused (Second condenser lens)14成像放大系统n 成像放大系统成像放大系统151 1.样品室样品室样品室位于照明部分和物镜之间，主要作用样品室位于照明部分和物镜之间，主要作用是通过样品台承载试样，移
3、动，旋转试样。是通过样品台承载试样，移动，旋转试样。必要时还可以安装加热、冷却样品台。必要时还可以安装加热、冷却样品台。3mm样品铜网样品铜网16 物镜是用来形成第一幅高分辨电子显微图象或电子衍射花样的透镜。物镜是电镜最关键的部分，透射电镜的分辨本领主要取决于物镜。2 2.物镜系统物镜系统17物镜光阑物镜光阑(Objective aperture)18物镜光阑物镜光阑物镜物镜样品样品物镜像平面物镜像平面n 减小像差19质厚衬度质厚衬度n 提高图像衬度20衍射衬度衍射衬度n 提高图像衬度21 明场明场 暗场暗场n 明暗场操作22试样试样物镜物镜像平面像平面选区光阑选区光阑虚光阑虚光阑在物镜像平面
4、上插入选区光阑实现选区衍射选区光阑选区光阑233.3.中间镜和投影镜中间镜和投影镜中间镜(Intermediate lens)2424将显微像投影到荧光屏 将衍射花样投影到荧光屏 物镜物镜试样试样物镜物镜后焦面后焦面观察屏观察屏投影镜投影镜中间镜中间镜d dMdMd物镜象平面物镜象平面选区衍射花样选区衍射花样25252 2q q2 2q q2 2q q入射束入射束后焦面后焦面衍射斑衍射斑透射斑透射斑物镜后焦面上的衍射花样26（a）高倍成像样品物镜衍射谱第一级实像中间镜第二级实像投影镜 终像（荧光屏）（b）中倍成像4.4.透镜透镜成像放成像放大系统大系统第一级实像27物镜关闭 中间镜（作物镜用）
5、投影镜第一实像（荧光屏）终像(c)低倍成像28n 图像观察和记录系统图像观察和记录系统29第二节 透射电子显微镜的分辨本领和放大倍数的测定分辨本领和放大倍数是透射电子显微镜两项主要分辨本领和放大倍数是透射电子显微镜两项主要指标，它体现了透射电镜显示样品显微组织和结指标，它体现了透射电镜显示样品显微组织和结构细节的能力。构细节的能力。301.1.分辨本领测定分辨本领测定透镜的分辨本领分为两种：点分辨本领和晶格分透镜的分辨本领分为两种：点分辨本领和晶格分辨本领。辨本领。点分辨本领的测定：点分辨本领的测定：将铂、铂将铂、铂-铱或铂铱或铂-钯等金属钯等金属或者合金用真空蒸发的方法沉积到火棉胶或者碳或者
6、合金用真空蒸发的方法沉积到火棉胶或者碳支持膜上，得到粒度支持膜上，得到粒度5-105-10、间距、间距2-102-10的分布均的分布均匀的粒子。在高放大倍数下拍摄这些粒子的象，匀的粒子。在高放大倍数下拍摄这些粒子的象，至少在同样的条件下拍摄两张底片，从照片上找至少在同样的条件下拍摄两张底片，从照片上找出粒子间最小间距，除以总的放大倍数，即为相出粒子间最小间距，除以总的放大倍数，即为相应电子显微镜的点分辨本领。应电子显微镜的点分辨本领。31晶格分辨本领的测定：利用外延生长的定向单晶晶格分辨本领的测定：利用外延生长的定向单晶薄膜作为标样，拍摄其晶格像。这种方法的优点薄膜作为标样，拍摄其晶格像。这种
7、方法的优点是不需要知道仪器的放大倍数，因为事先可精确是不需要知道仪器的放大倍数，因为事先可精确地知道样品晶面间距。根据仪器分辨本领高低，地知道样品晶面间距。根据仪器分辨本领高低，选择晶面间距不同的样品作标样。拍摄晶格条纹选择晶面间距不同的样品作标样。拍摄晶格条纹像，然后测量晶格像条纹间距，除以总的放大倍像，然后测量晶格像条纹间距，除以总的放大倍数，即为相应电子显微镜的晶格分辨本领。数，即为相应电子显微镜的晶格分辨本领。322.2.放大倍数测定放大倍数测定透射电子显微镜的放大倍数随样品平面高度、加透射电子显微镜的放大倍数随样品平面高度、加速电压、透镜电流而变化。为了保持仪器放大倍速电压、透镜电流
8、而变化。为了保持仪器放大倍数的精度，必须定期进行标定。数的精度，必须定期进行标定。最常用的方法是用衍射光栅复型作为标样，在一最常用的方法是用衍射光栅复型作为标样，在一定的条件（加速电压、透镜电流等）下，拍摄标定的条件（加速电压、透镜电流等）下，拍摄标样的放大象。然后从底片上测量光栅条纹象的平样的放大象。然后从底片上测量光栅条纹象的平均间距，与实际光栅条纹间距之比即为仪器相应均间距，与实际光栅条纹间距之比即为仪器相应条件下的放大倍数。这种方法适用于条件下的放大倍数。这种方法适用于5 5万倍以下。万倍以下。33也可在样品表面上放少量尺寸均匀，并精确也可在样品表面上放少量尺寸均匀，并精确已知球径的塑料小球作为内标准测定放大倍已知球径的塑料小球作为内标准测定放大倍数。数。在高放大倍数如在高放大倍数如1010万倍以上的情况下，可以万倍以上的情况下，可以采用用来测定晶格分辨本领的晶体样品作标采用用来测定晶格分辨本领的晶体样品作标样，拍摄晶格条纹像，然后测量晶格像条纹样，拍摄晶格条纹像，然后测量晶格像条纹间距，与实际晶面间距的比值即为相应条件间距，与实际晶面间距的比值即为相应条件下仪器的放大倍数。下仪器的放大倍数。