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透射电子显微镜 （Transmission Electron Microscopy）
周丽绘
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TEM是以波长极短的电子束穿透样品，获得来自样品内部的信息。
电子穿过试样时，将与样品中的原子发生碰撞，从而改变其能量及运动方向。不同结构的样品有不同的电子相互作用，所有这些电子通过物镜后会在物镜的后焦面上形成一类特殊的图像，从而获得来自样品内部结构的信息。
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透射电子显微镜的成像原理 （1）完全不同于扫描电镜； （2）与光学阿贝成像原理类似。
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二、透射电镜成像原理 （1）以电子束代替平行光； （2）用薄膜状样品代替周期性结构样品； （3）对于晶体样品，透射电镜既能观察到形貌像又
能观察到其电子衍射谱。 电子束 样品 物镜 后焦面 像平面 实空间 （正立像） 倒易空间 （电子衍射谱） （倒立像） 2
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四、透射电子像的衬度原理 衍射衬度 相位衬度 质厚衬度
当电子束透过样品时，由于样品各部位的组织结构不同，其强度及方向均发生了变化，因而透射到荧光屏上的各点强度是不均匀的，这种强度不均匀分布就形成了透射电子像的衬度。 衍射衬度 质厚衬度 相位衬度
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质厚衬度建立在非晶样品中原子对入射电子的散射和透镜小孔成像的基础上，是解释非晶样品电子显微图像衬度的理论依据。
质厚衬度：由样品不同部位密度、厚度差异引起的衬度。 质厚衬度建立在非晶样品中原子对入射电子的散射和透镜小孔成像的基础上，是解释非晶样品电子显微图像衬度的理论依据。
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衍射衬度建立在晶体样品中不同微区的晶体结构不同或晶体位向不同，因而满足布拉格衍射的程度不同，导致产生的衍射强度不同。
衍射衬度：利用透射电子束或某一衍射束成像产生的衬度。 衍射衬度建立在晶体样品中不同微区的晶体结构不同或晶体位向不同，因而满足布拉格衍射的程度不同，导致产生的衍射强度不同。
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相位衬度：插入物镜光阑，除透射束外，同时让一束或
多束衍射束通过物镜后焦面在像平面成像。 各衍射束产生相位相干作用形成高分辨像
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透射电子像的衬度原理小结 透射电子像的形成取决于入射电子束与材料的相互作用 质厚衬度 衍射衬度 相位衬度 振幅衬度 形貌像 明场像 暗场像
非晶 晶体 质厚衬度 衍射衬度 相位衬度 (样品厚度< 10 nm) 振幅衬度 (样品厚度>10 nm) 组织结构、晶体缺陷 形貌像 明场像 暗场像 晶格像 原子像
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透射电镜的主要性能 （1）放大倍数 （2）分辨率
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放大倍数： （1）M物镜：50~100倍，固定； （2） M中间镜：0~20倍，改变； （3） M投影镜：100~150倍，固定。
透射电镜的总放大倍率可在1,000~200,000倍内连续变化
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提高加速电压和减小球差系数是改善透射电镜分辨率的两个主要途径。
理论分辨率： （1）加速电压V 越大，则分辨率d 越高； （2） 球差系数越小，则分辨率d 越高； 提高加速电压和减小球差系数是改善透射电镜分辨率的两个主要途径。
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透射电镜的样品制备 透射电子显微镜在材料科学、生物学上应用较多。由于电子易被散射或被物体吸收，故穿透力低，样品的密度、厚度等都会影响到最后的成像质量，所以透射电子显微镜观察的样品需要处理得很薄，通常控制在 nm。
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两台透射电镜的应用范围 JEM-1400的应用 JEM-2100的应用
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