第十章透射电子显微镜

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1、材料现代研究方法材料现代研究方法第十章第十章 透射电子显微镜透射电子显微镜 材料现代研究方法材料现代研究方法Transmission Electron Microscope 材料现代研究方法材料现代研究方法 电磁透镜的特点： 电磁透镜的景深大、焦长大的原因： 复型样品具备的条件及制备工艺材料现代研究方法材料现代研究方法 光学活性化合物C8H10O显示宽的IR谱带,中心吸收在3300cm-1处。该化合物的NMR谱数据为:=7.18(5H),宽的一重峰;4.65(1H),四重峰;2.76(1H),宽的单峰;1.32(3H),二重峰。推出此化合物的结构。 材料现代研究方法材料现代研究方法 化合物A(

2、C9H12O),IR在36003200cm-1,760cm-1,700cm-1有特征吸收。NMR谱数据如下：0.9(三重峰,3H);1.6(多重峰,2H);2.7(宽单峰,1H);4.4(三重峰,1H); 7.20(单峰,5H)。推出A的结构式。 材料现代研究方法材料现代研究方法 化合物A（C6H10），溶于乙醚,不溶于水。于A的CCl4溶液中定量地加入Br2, 则0.100molA可使0.100molBr2褪色。A经催化氢化生成B,B的相对分子质量为84。A的NMR谱显示三个吸收峰,=4.82(五重峰,J=4Hz,相对强度=1)=2.22(多重峰,相对强度=2),=1.65 (多重峰,相对强

3、度=2)。试推A,B结构式。 材料现代研究方法材料现代研究方法 电磁透镜的特点： 1、分辨率高 2、景深大 3、焦长大。材料现代研究方法材料现代研究方法透射电镜的结构10.2透射电镜样品制备方法10.3电子波与电磁透镜10.1第十章 透射电子显微镜电子衍射10.4材料现代研究方法材料现代研究方法10.1 电子波与电磁透镜12光学显微镜的分辨率极限光学显微镜的分辨率极限电子波的波长电子波的波长34电磁透镜电磁透镜电磁透镜的像差和分辨率电磁透镜的像差和分辨率5电磁透镜的景深和焦长电磁透镜的景深和焦长材料现代研究方法材料现代研究方法10.1.1 光学显微镜的分辨率极限任何显微镜的用途都是将物体放大，

4、使物体上的细微部分清晰地显示出来，帮助人们观察用肉眼直接看不见的东西。图图10-1 10-1 两个光源成像时形成的两个光源成像时形成的AiryAiry斑斑材料现代研究方法材料现代研究方法10.1.1 光学显微镜的分辨率极限根据光学原理，两个发光点的分辨距离为： （10-1） （10-1）式可化简为： （10-2） 材料现代研究方法材料现代研究方法10.1.1 光学显微镜的分辨率极限图图10-2 10-2 电磁波谱图电磁波谱图材料现代研究方法材料现代研究方法10.1.2 电子波的波长 电子显微镜的照明光源是高速运动的电子波。电子波的波长取决于电子运动的速度和质量，即 =h/mv=h/mv (10

5、-3) mv2/2=eU mv2/2=eU 即 v=(2eU/m)1/2 v=(2eU/m)1/2 (10-4) = h/(2emU)1/2 = h/(2emU)1/2 (10-5) m = m0/1-(v/c)21/2 m = m0/1-(v/c)21/2 （10-6）材料现代研究方法材料现代研究方法10.1.2 电子波的波长表表10-1 10-1 不同加速电压下电子波的波长（经相对论校正）不同加速电压下电子波的波长（经相对论校正）加速电压/kv 电子波波/ 加速电压/kv 电子波波/10. 388400. 060120. 274500. 053630. 224600. 048740. 19

6、4800. 041850. 7131000. 0370100. 1222000. 0251200. 08595000. 0142300. 069810000. 0087材料现代研究方法材料现代研究方法10.1.3 电磁透镜透射电子显微镜中用磁场来使电子波聚焦成像的装置是电磁透镜。图图10-310-3为电磁透镜的聚焦原理图为电磁透镜的聚焦原理图材料现代研究方法材料现代研究方法10.1.3 电磁透镜图图10-310-3为电磁透镜的聚焦原理图为电磁透镜的聚焦原理图材料现代研究方法材料现代研究方法10.1.3 电磁透镜图图10104 4电磁透镜示意图电磁透镜示意图材料现代研究方法材料现代研究方法10.

7、1.3 电磁透镜图图10-5 10-5 静电透镜示意图静电透镜示意图材料现代研究方法材料现代研究方法10.1.4 电磁透镜的像差和分辨率电磁透镜的像差分成两类，即几何像差和色差。1几何像差是因为透镜磁场几何形状上的缺陷而造成的。几何像差主要指球差和像散。2色差是由于电子波的波长或能量发生一定幅度的改变而造成的。材料现代研究方法材料现代研究方法10.1.4 电磁透镜的像差和分辨率（一）球差（一）球差球差即球面像差，是由于电磁透镜的中心区域和边缘区域对电子的折射能力不符合预定的规律而造成的。 rs=(1/4)Cs3 rs=(1/4)Cs3 (10-7) 材料现代研究方法材料现代研究方法10.1.4

8、 电磁透镜的像差和分辨率图图10-6 10-6 球差示意图球差示意图材料现代研究方法材料现代研究方法10.1.4 电磁透镜的像差和分辨率( (二二) )像散像散像散是由透镜磁场的非旋转对称而引起的。 rA=rA=fA fA (10-8)图图10-7 10-7 像散示意图像散示意图材料现代研究方法材料现代研究方法10.1.4 电磁透镜的像差和分辨率( (三三) )色差色差色差是由于入射电子波长(或能量)的非单一性所造成的。 rc = Ccrc = CcE/EE/E (10-9)图图10-8 10-8 色差示意图色差示意图材料现代研究方法材料现代研究方法10.1.4 电磁透镜的像差和分辨率（10-

9、10） （10-11） （10-12）61. 0sin61. 00nr3004161. 0sC41025. 1sC4341049. 0sCr 材料现代研究方法材料现代研究方法10.1.5 电磁透镜的景深和焦长（一）景深（一）景深 电磁透镜的另一特点是景深（或场深）大，焦长很长，这是由于小孔径角成像的结果。 Df = 2Df = 2r0/tan2r0/tan2r0/ r0/ （10-13）材料现代研究方法材料现代研究方法10.1.5 电磁透镜的景深和焦长图图10-9 10-9 电磁透镜景深示意图电磁透镜景深示意图材料现代研究方法材料现代研究方法10.1.5 电磁透镜的景深和焦长（二）焦长（二）焦

10、长当透镜焦距和物距一定时，像平面在一定的轴向距离内移动，也会引起失焦。 DL=2DL=2r0M/tanr0M/tan22r0M/r0M/ DL=2 DL=2r0M2/ r0M2/ （10-14） 材料现代研究方法材料现代研究方法10.1.5 电磁透镜的景深和焦长图图10-10 10-10 电磁透镜焦长示意图电磁透镜焦长示意图材料现代研究方法材料现代研究方法10.2 透射电镜的结构12照明系统照明系统成像系统成像系统 3观察记录系统观察记录系统材料现代研究方法材料现代研究方法10.2 透射电镜的结构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

11、光学仪器。它由电子光学系统、电源与控制系统、循环冷却系统及真空系统几部分组成。材料现代研究方法材料现代研究方法10.2 透射电镜的结构图图10-11 10-11 透射显微镜构造原理和光路透射显微镜构造原理和光路（a a）透射光学显微镜（）透射光学显微镜（b b）透射电子显微镜）透射电子显微镜材料现代研究方法材料现代研究方法10.2 透射电镜的结构图图10-12 10-12 透射电子显微镜（透射电子显微镜（JEM-2010JEM-2010）主体断面图）主体断面图材料现代研究方法材料现代研究方法10.2.1 照明系统（一）电子枪（一）电子枪电子枪是透射电子显微镜的电子源。图图10-13 10-13