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1、高分辨电子显微术实验报告、简述透射电镜(TEM)基本成像原理一一衍射,衍衬,高分辨像；利用光学透镜的成像光路图，示意画出TEM成像光路图。个人陈述：其实投射电镜(TEM)的工作原理和光学显微镜的工作原理基本类 似。二者不同的是用的成像工具不同，前者用电子束作为光源，用电磁透镜代替 光学透镜汇聚电子束。根据De Broglie关于电子也具有光子类似的波动的性质, 可以得出电子的波长hp 2m eV(1 + eV / 2m c2 )i/200a12.26o入二AV 1/2(1 + 0.9778 x 10-6 V )i/212.26九一取电压为100KV时，可以得出电子的波长为0.0037 A，大约
2、是可见光极限短波的10 -6。根据Abbe支出光学显微镜的分辨率本领受到光波衍射的限制，其分辨率极限为：R _ 0.61 九n sin a由此可见要提高分辨率就要缩短光源的波长九和增大数值孔径角nsin。数值孔 径角的增幅是很有限的，所以必须采取波长短的光源来提高分辨率。从上边的分 析可以看出，电子的波长是可见光波长的十万分之一，因此 TEM 是一种高分辨率， 高放大倍数的仪器。电子衍射的原理：当电子沿着一定方向射入试样后，在物质的电场作用下发生改变，发生所谓的弹 性散射和非弹性散射。在弹性散射情况下，电子受原子集合体的散射后，各原子 散射的电子波可相互干涉，使合成电子波的强度角分布受到调制，
3、形成衍射。从 衍射图的强度测量可得出原子相对位置的信息。如果衍射束的能量远远小于入射 束的能量，就可运用一次散射近似理论。这时，衍射波振幅作为空间角分布的函 数就是试样内部电场电势函数的傅里叶变换，观察到衬度与试样电势分布成比例 的高分辨结构像，从而获得试样晶体结构及原子排列直观像的信息。Fcjurier 变换图1（利用光学透镜表示电子显微镜成像过程的光路图）根据Abbe衍射成像理论，当一平行光束照射到一光栅上，除了投射束外， 还会产生各级衍射谱。每一个振幅极大值都可以看做是次级震动中心，由这里发 出的次级波在像平面上相干成像。也就是说，透镜的成像作用可以分成两个过程: 第一个过程是平行光束经
4、物的散射作用而分裂成各级衍射谱，即由物变成衍射普 的过程；第二个过程是各级衍射谱经过干涉重新再想平面上聚焦成像，即由衍射 谱重新变换到物的过程。这个原理完全使用于电子显微镜的物镜成像作用，晶体 对电子束的作用就是三维的光栅。在电子显微镜中，物镜产生的一次方大像还要 经过中间镜和投影镜的放大作用而在荧光屏上得到三次放大像。图1是投射电镜的光路图。把孔径分成三部分：（1）试样前区，这里由电 枪和聚光镜形成电子束。（2）试样区，这里发生复杂的多次散射。（3）试样后 区，这里的透镜和光栏影响到最后的成像。试验中改变物镜光栏的大小位置，可 得到不同的像。当使用小光栏只让某一束衍射束通过时，形成衍射衬像；当使用 大光栏让多束通过时，形成晶格像或高分辨率像。具体在图2中a处的小光栏形 成明场像；b处的小光栏使强投射束通过形成暗场像；c处大光栏形成高分辨率 像。晶带轴的零层倒易面。三、示意画出硅(Si)单晶【110】，【100】，【111】 方向的点阵投影图，原子投影图。点阵投影图：riuj原子投影图:皆尊4 上t报告人:谭文金学号：MG1422023专业：原子核物理时间： 2014年12月25日
