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1、第二章透射电镜的结构与成像原理,第一节 透射电镜的结构,一、电子光学系统,二、真空系统,三、供电系统(电子学系统),电镜的组成(一),电镜的组成(二),高压电缆,电子枪室,第一、二聚光镜,光阑,样品臂,物镜,中间镜,投影镜,观察窗,荧光板,底片盒,TEM剖面图,观察室,(一)、电子枪 1、电子枪结构 1) 自给偏压式三极电子枪 阴极:尖端发射电子 栅极:控制电子束形状和发射强度 阳极:加速电子、调节电子波长,一、 电子光学系统,电子枪典型结构的主要部件图,电子束形成示意图,灯丝加热温度和发射电流之间的关系,T,I,1、电子枪结构,2) 场发射电子枪,阴极:钨丝针尖阴极,其曲率半径1000200
2、0。第一阳极:相对于阴极有一正压,引发阴极场发射并控制发射电流强度。第二阳极:加速电子、调节电子波长,场发射式电子枪,名词: 场发射:在金属表面加上极强的电场之后,金属表面势垒降低,在隧道效应的作用下,金属内部的自由电子穿过势垒从金属表面发射出来,向真空飞去,这种物理现象称为场发射,场发射电子枪特点:亮度高;交叉光斑小,直径1 m,最小30100;能量分散小;寿命长,给定寿命2000小时(实际可用3年左右);分辨率高,高分辨率的TEM和SEM都采用。,1). 钨丝阴极:热电子发射, 最小交叉斑直径 1050m , 寿命2025h,最长约200h 2). LaB6阴极:低温热电子发射亮度高, 寿
3、命约 1000h,2、电子枪从材料可以分为:,1、磁透镜的汇聚作用2、汇聚作用结论:磁透镜总是汇聚透镜磁场稍有变化,焦距f则有较大变化,磁场强度越强焦距越短透镜的放大倍数越高。(焦度1/fHz2),且电子加速电压越高,电子速度越快,电子越不被易折射,焦距f就越长,(二)、磁电子透镜,r,Fzr,几何光学作图法,1). 聚光镜 :汇聚电子束,控制束斑的大小 控制孔径角第一级聚光镜C1:短焦距强磁透镜第二级聚光镜C2:长焦距弱磁透镜 2). 物镜作用:形成样品第一级放大的像; 改变其焦距f,对象进行精确聚焦.类型:短焦距强磁透镜,3、TEM的磁透镜,3).与物镜相关的装置 A.物镜极靴 保证磁场的
4、轴对称,防止磁饱和,减少磁场能量的浪费B.物镜可动光阑 30,50,70 m 控制物镜孔径角、减小球差 、增强像的反差C.物镜消像散器 消除像散,提高物镜分辨率D.物镜的散热装置 维持物镜低恒温,减少物镜热漂移,电子束,极靴,电磁线圈,电磁线圈,物镜极靴纵面图,带极靴的磁透镜,4). 中间镜和投影镜 中间镜 类型:长焦距弱透镜 倍率可变 M20, 可设二级 作用:第二次放大图象、控制总放大倍数 投影镜 类型: 短焦距强透镜,可设二级 作用:第三次放大图象,总放大倍数:M总=MO MI MP其中:MO:物镜放大倍数MI :中间镜放大倍数MP:投影镜放大倍数 物 镜:Objective Lens
5、(OL) 中间镜:Intermediate Lens (IL) 投影镜:Projector Lens (PL),物镜100X,样品,第一级实像,中间镜20X,第二级实像,最终像,投影镜100X,1)位置:聚光镜和物镜之间2)作用:更换样品,承载样品,移动样品3)组成:样品载体,样品架,样品台,样品移动机构,空气闭锁装置,防污染装置4)结构分类: 顶落式:样品台在物镜激励线圈上方,样品架由上而下落入物镜中,稳定度高,可以获得高分辨率图像。 侧插式:样品台在物镜激励线圈下方,样品架由上侧面进入物镜中,结构复杂可以获得最短物镜焦距,常采用,(三)、样品室,防污染装置,冷阱,铜块(-100-150C),样品,入射电子,空心圆孔,观察装置荧光板 (5070nm),散射反差为主小结构:(t50nm),位相反差为主特小结构:(d1nm,t10nm),唯一的反差: 位相反差,