電子顯微與掃描探針相關(guān)技術(shù)(2)

1、2.1.3 俄歇電子俄歇電子o當原子的內(nèi)層電子在高能量的入射電子作用下電離后，處于激發(fā)態(tài)的原子恢復(fù)到穩(wěn)定態(tài)，可以經(jīng)由兩種相競爭的過程。o（1） 較高能級上的電子填充內(nèi)層空穴，多余的能量以特征X射線釋放。 o(2) 內(nèi)層空穴外層的電子外層的電子充填，多余的能量多余的能量以無輻射過程傳給第第二個電子二個電子，并使之發(fā)射出來，這種電子稱為俄歇電子俄歇電子，這一過程即俄歇躍遷俄歇躍遷。 如果激發(fā)光源不是高能量電子高能量電子而是X射線射線時，也會產(chǎn)生俄歇電子俄歇電子，這一過程也是俄歇躍遷過程俄歇躍遷過程。 oH He 不能產(chǎn)生俄歇電子和特征X射線 ?oK L1L2 K層被電離, L1電子填充K層空穴，多

2、余的能量轉(zhuǎn)給L2上的電子，并使其發(fā)射出來。o俄歇電子譜儀俄歇電子譜儀可進行樣品表面成分分析表面成分分析，以及進行表面形貌的觀察表面形貌的觀察。 2.1.4 陰極熒光陰極熒光o一些不導(dǎo)電不導(dǎo)電的樣品在高能電子高能電子作用下發(fā)射的可見光可見光信號信號叫做陰極熒光陰極熒光o它是由這些物質(zhì)的價電子價電子在受激態(tài)受激態(tài)與基態(tài)基態(tài)之間進行能級躍遷能級躍遷直接釋放波長比較長波長比較長，能量比較低能量比較低的波。o能量在：幾-幾十eV ：在紫外和可見光區(qū)（電棒）2.1.5 電子束感生電效應(yīng)電子束感生電效應(yīng)o一些高能量的電子高能量的電子被固體樣品吸收吸收時，將在樣品中激發(fā)產(chǎn)生許多自由電子自由電子和相同數(shù)量的正離

3、相同數(shù)量的正離子子，即所謂的電子-空穴對。o自由電子自由電子: 離開離開樣品表面變成二次電子二次電子， 但絕大部分自由電子自由電子將與離子化的原子離子化的原子復(fù)合。o金屬復(fù)合時間僅需 10-12 So半導(dǎo)體復(fù)合時間 長達幾秒種長達幾秒種o這段時間內(nèi)，樣品中形成多余的電荷多余的電荷載流子載流子（自由電子和空穴）將對半導(dǎo)半導(dǎo)體體有限的導(dǎo)電性導(dǎo)電性產(chǎn)生了很大的影響影響。o如樣品兩端加上兩端加上由外接直流電源直流電源建立的電位差電位差，這些多余自由電子自由電子和空穴空穴將向異性電極運動異性電極運動，在外接的電路中，即可檢測到電流信號電流信號，電子束感生電電子束感生電導(dǎo)信號導(dǎo)信號。 o如果電荷載流子電荷

4、載流子遇到某種障礙障礙，例如位錯位錯附近雜質(zhì)原子聚集的區(qū)域附近雜質(zhì)原子聚集的區(qū)域，將形成不同的電位電位，在不同部位之間不同部位之間出現(xiàn)的電位差電位差叫電電子束感生電壓信號子束感生電壓信號。o對半導(dǎo)體材料和固體電路的研究，電子束電子束感應(yīng)電效應(yīng)感應(yīng)電效應(yīng)是非常有用的物理信號物理信號 檢測固體中的各種缺陷。2.2 不同物理信息產(chǎn)生的空間位置不同物理信息產(chǎn)生的空間位置o在高能量的電子束高能量的電子束作用下，固體樣品將在一定的空間區(qū)域一定的空間區(qū)域產(chǎn)生各種物理信息各種物理信息。o雖然各種物理信息的分布區(qū)域沒有嚴格的嚴格的界限界限，但大體可看出空間區(qū)域的不同空間區(qū)域的不同。o認識了解這些空間分布的特點空

5、間分布的特點對利用各種各種物理信息物理信息有著重要的實際意義實際意義。o在研究樣品表面特征表面特征，樣品形貌特征形貌特征，樣品元素成分特點元素成分特點以及晶體結(jié)構(gòu)特點晶體結(jié)構(gòu)特點時，都應(yīng)充分考慮這種空間位置這種空間位置造成的影響。2.2.1 幾中物理信息產(chǎn)生的空間位置幾中物理信息產(chǎn)生的空間位置 圖19.16表示了各種物理信息空間分布特征物理信息空間分布特征，清楚了解不同物理信息不同物理信息產(chǎn)生的不同空間位置不同空間位置，對電子顯微分析學(xué)習(xí)是非常重要的非常重要的。（1） 俄歇電子能量：一般是在502000eV， 逸出深度：約在0.42nm（23個原子層） o俄歇電子俄歇電子反映出試樣表面成份表面

6、成份和形貌形貌。 表面成份表面成份和形貌的分析形貌的分析 o（2） 二次電子的空間位置二次電子能量：二次電子能量：一般小于10eV, 大部分在23ev范圍 逸出深度：逸出深度： 一般一般約為510nm。o二次電子產(chǎn)率產(chǎn)率與形貌有關(guān)形貌有關(guān)，分辨率為 6nm,o主要用于掃描電鏡掃描電鏡的圖像觀察分析圖像觀察分析（3）背散射電子的空間位置o背散射電子比二次電子、俄歇電子的能量都大一些都大一些，o逸出深度也深深度也深的多，o所以背散時電子圖像分辨率較差？圖像分辨率較差？。o由于背散射電子產(chǎn)額背散射電子產(chǎn)額與試樣的平均原子序平均原子序數(shù)數(shù)有著密切關(guān)系密切關(guān)系o平均原子序數(shù)高高，背散射電子產(chǎn)額背散射電子

7、產(chǎn)額就高。高。o所以背散射電子背散射電子像不僅可以表示形貌特點形貌特點，還是一種成分表征像成分表征像。（4）特征X射線的空間位置o特征X射線的能量比較高能量比較高，一般在115KeV，逸出深度逸出深度：一般為幾個微米幾個微米。o特征X射線從較深處逸出深處逸出，會在樣品中經(jīng)樣品中經(jīng)過一段路程過一段路程o這樣就會被吸收一部分吸收一部分，同時還會激發(fā)X熒光射線熒光射線。o（5） 連續(xù)X射線o連續(xù)X射線能量比較高比較高，是高速電子束轟擊樣品時, 突然改變速率而產(chǎn)生改變速率而產(chǎn)生的，是具有一系列連續(xù)波長連續(xù)波長的電磁波總和電磁波總和o一般在115Kev，逸出深度逸出深度一般為幾個微米幾個微米。o在電子探

8、針定量分析電子探針定量分析中，連續(xù)連續(xù)X射線造成射線造成的背的背景景是應(yīng)該扣除的應(yīng)該扣除的。 （6） X熒光射線o高能量的電子束轟擊樣品高能量的電子束轟擊樣品時，會產(chǎn)生特征特征X射線射線和連續(xù)連續(xù)X射線射線。o在特征特征X射線射線從樣品中發(fā)射出來發(fā)射出來的過程中，有一部分特征特征X射線會激發(fā)射線會激發(fā)另一些元素的內(nèi)內(nèi)層電子層電子而產(chǎn)生特征特征X熒光射線熒光射線。 o另外從樣品中發(fā)射出來樣品中發(fā)射出來的連續(xù)連續(xù)X射線射線也會激發(fā)一些連續(xù)連續(xù)X熒光熒光射線。oX熒光射線熒光射線一般在115KeV,o逸出深度一般為幾個微米幾個微米。o電子探針定量分析電子探針定量分析過程中，必須進行X熒光校正？熒光校

9、正？。 （7） 透射電子的穿透o電子束帶有負電電子束帶有負電，穿透能力很差穿透能力很差，只有當只有當樣品很薄樣品很薄時電子才能穿透樣品電子才能穿透樣品，o一 般 情 況 下 要 求 樣 品 薄 膜 厚 度 小 于樣 品 薄 膜 厚 度 小 于200nm，有時甚至要求樣品甚至要求樣品在10nm左左右右。o透射電鏡透射電鏡就是觀察透射電子成像規(guī)律的觀察透射電子成像規(guī)律的。2.2.2 各種物理信息的空間變化各種物理信息的空間變化（1） 與加速電壓加速電壓的關(guān)系o上述各種物理信息產(chǎn)生的深度深度與加速電壓加速電壓變化變化有密切關(guān)系密切關(guān)系。o加速電壓增大加速電壓增大，物理信息逸出的深度深度也回相應(yīng)加深加

10、深，空間也會相應(yīng)擴大空間也會相應(yīng)擴大。o電子穿透能力穿透能力也隨加速電壓而變強加速電壓而變強。（1） 電子束直徑的關(guān)系電子束直徑的關(guān)系o物理信息產(chǎn)生的空間變化空間變化與電子束直徑電子束直徑有密切的關(guān)系。o當加速電壓不變加速電壓不變時，電子束直徑電子束直徑越大，激發(fā)深度深度會減小減小，而側(cè)向空間側(cè)向空間卻相應(yīng)擴大擴大。o相反，電子束直徑減小直徑減小，激發(fā)深度深度會增加加，而側(cè)向空間側(cè)向空間會縮小縮小。 o總之，電子束電子束和物質(zhì)物質(zhì)的相互作用是復(fù)雜的復(fù)雜的，既決定于電子束電子束的作用特點，又決定于物物質(zhì)本身質(zhì)本身內(nèi)在特征。o實際上電子與物質(zhì)的作用電子與物質(zhì)的作用比上述介紹復(fù)雜上述介紹復(fù)雜的多的多

11、,這里僅作簡單介紹.o對這些基本作用基本作用，以及產(chǎn)生的物理特點物理特點，應(yīng)該清楚理解清楚理解。第二章第二章 透射電子顯微分析透射電子顯微分析o引言引言：o1933年，德國物理學(xué)家盧什卡盧什卡（Ruska）等研制成第一臺透射電子顯微鏡第一臺透射電子顯微鏡。o1939年，德國西門子公司德國西門子公司生產(chǎn)了分辨率優(yōu)于10nm10nm的顯微鏡的顯微鏡 1986年 E. Ruska與發(fā)明STM的 G. Binning和和 H. Rohrer一道獲得諾貝爾物理學(xué)獎1986年諾貝爾物理學(xué)獎獲諾貝爾物理學(xué)獎獲 恩斯特. 魯斯卡 賓尼希 羅雷爾 o現(xiàn)代高性能的透射電子顯微鏡高性能的透射電子顯微鏡o點分辨本領(lǐng)分

12、辨本領(lǐng)可達到0.1nm0.1nm，o放大倍數(shù)放大倍數(shù)可達8080100100萬倍以上，o并具備多方面多方面的綜合分析綜合分析功能。o利用透射電子顯微鏡透射電子顯微鏡觀察研究微觀世界微觀世界，使人們進入了原子、分子、物質(zhì)微結(jié)構(gòu)的原子、分子、物質(zhì)微結(jié)構(gòu)的世界世界 1.1.透射電子顯微鏡構(gòu)造透射電子顯微鏡構(gòu)造o透射電子顯微鏡透射電子顯微鏡是以短波長電子束短波長電子束作為照明照明源源，用電磁透鏡聚焦成像電磁透鏡聚焦成像的一種高分辨本領(lǐng)，高分辨本領(lǐng)，高放大倍數(shù)高放大倍數(shù)的電子光學(xué)儀器電子光學(xué)儀器。o主要：電子光學(xué)系統(tǒng)電子光學(xué)系統(tǒng)（鏡體）（重要）o 真空系統(tǒng)真空系統(tǒng)o 和電子器件系統(tǒng)電子器件系統(tǒng)組成。1.

13、1 1.1 電子光學(xué)系統(tǒng)（鏡體）電子光學(xué)系統(tǒng)（鏡體）o電子光學(xué)系統(tǒng)：電子光學(xué)系統(tǒng)： 照明系統(tǒng)照明系統(tǒng)， 成像成像系統(tǒng)， 圖像觀察，記錄圖像觀察，記錄系統(tǒng) 及樣品室樣品室等o電子顯微鏡體剖面圖見下圖 1.1.1 1.1.1 電子照明系統(tǒng)電子照明系統(tǒng)o電子照明電子照明系統(tǒng)包括： 電子槍電子槍，聚焦鏡聚焦鏡 以及電子束平移電子束平移，傾斜傾斜，對中調(diào)節(jié)裝置對中調(diào)節(jié)裝置等組成。（1）電子槍電子槍 透射電子顯微鏡常采用的是熱陰極三極電子槍熱陰極三極電子槍，它由陰極陰極、柵極柵極和陽極陽極組成o（見下圖）o陰極發(fā)射陰極發(fā)射的電子束波長電子束波長可以用12.26/V1/2求出。o柵極柵極對陰極電子束流發(fā)射陰

14、極電子束流發(fā)射有穩(wěn)定作用穩(wěn)定作用，會聚作用會聚作用等。o陽極接地陽極接地，陰極接負高壓陰極接負高壓，o保證工作安全，加速電壓加速電壓一般為5050200KV200KV。o電子槍電子槍采用在陽極后排列若干個加速極陽極后排列若干個加速極，最后一加速電極加速電極和陰極之間陰極之間的電位差電位差為總的加速電壓加速電壓。o近年來也采用：六硼化鑭陰極電子槍六硼化鑭陰極電子槍 場發(fā)射電子槍場發(fā)射電子槍 可提高電鏡電鏡的分辨本領(lǐng)分辨本領(lǐng)。 （2）聚光鏡聚光鏡聚光鏡: :是用來會聚電子槍發(fā)射出會聚電子槍發(fā)射出的電子電子束照射樣品，調(diào)節(jié)照射強度束照射樣品，調(diào)節(jié)照射強度，孔徑角孔徑角和束束斑直徑的大小。斑直徑的大小

15、。雙聚光鏡雙聚光鏡工作原理見工作原理見下圖下圖o第一聚光鏡第一聚光鏡采用強激磁透鏡強激磁透鏡，可將電子槍電子槍第一交叉點直徑第一交叉點直徑縮小到1/101/101/501/50，電子電子束斑直徑縮小束斑直徑縮小到51m；o第二聚光鏡第二聚光鏡將束斑束斑按1：1(:2)投射投射到試樣平面平面上。o第二聚光鏡第二聚光鏡與物鏡物鏡之間有較大空間較大空間，可以安放樣品臺樣品臺和其他附件其他附件。o由于第二聚光鏡為弱激磁透鏡弱激磁透鏡，像差較大？較大？必須采用:o光欄光欄（孔徑一般為100、200、500m）來降低球差？球差？o消散像器消散像器，消除像散像散。o(3)對中裝置對中裝置的作用：作用： 是改

16、變電子束的方向和位置電子束的方向和位置，以便使電子電子束和成像系統(tǒng)束和成像系統(tǒng)合軸合軸或成一小角度成一小角度（一般2o30）達到垂直照明，傾斜照明垂直照明，傾斜照明，得到明明場像場像和暗場像暗場像。o對中裝置中裝置采用電磁偏轉(zhuǎn)器調(diào)節(jié)電磁偏轉(zhuǎn)器調(diào)節(jié)。1.1.2 1.1.2 電子成像系統(tǒng)電子成像系統(tǒng) 透鏡電子顯微鏡成像系統(tǒng)透鏡電子顯微鏡成像系統(tǒng)一般有物鏡物鏡，中間鏡中間鏡和投影鏡投影鏡組成。 磁透鏡數(shù)目磁透鏡數(shù)目與最大放大倍數(shù)有關(guān)最大放大倍數(shù)有關(guān)，它們也決定透射電子顯微鏡的分辨本領(lǐng)分辨本領(lǐng) （1）物鏡物鏡o透射電子顯微鏡的分辨本領(lǐng)分辨本領(lǐng)主要取決于物鏡物鏡，o物鏡物鏡: :是用來形成第一幅高分辨電

17、子像第一幅高分辨電子像和電子衍射花樣電子衍射花樣的磁透鏡磁透鏡。o物鏡物鏡的焦距焦距應(yīng)盡量短短，球差、色差、像散球差、色差、像散等應(yīng)盡量小盡量小，o獲得高放大倍數(shù)和高分辨率本領(lǐng)高放大倍數(shù)和高分辨率本領(lǐng)。o常用物鏡常用物鏡為強激磁強激磁、短焦距短焦距（2mm左右）的磁透鏡磁透鏡，放放大率大率為100200倍。o同時采用物鏡光欄物鏡光欄（一般孔徑25100m）和消像散器消像散器，可進一步降低球差球差，消除像散像散，進一步提高分辨本領(lǐng)提高分辨本領(lǐng)。o試樣試樣放在物鏡物鏡的前焦面前焦面附近，可以得到放大倍數(shù)高的圖放大倍數(shù)高的圖像。像。（2）中間鏡o 中間鏡中間鏡是一個弱激磁弱激磁的長焦距變透鏡長焦距變

18、透鏡，其電流電流的可調(diào)范圍比較大范圍比較大，o調(diào)節(jié)中間鏡電流中間鏡電流可以使放大倍數(shù)放大倍數(shù)從0 0變化到變化到2020倍倍，從而使整個成像系統(tǒng)的放大倍數(shù)放大倍數(shù)改變？。o當中間鏡放大倍數(shù)大于中間鏡放大倍數(shù)大于1 1時，用來進一步放大放大物物鏡像o 當中間鏡放大倍數(shù)小于中間鏡放大倍數(shù)小于1 1時，則用來縮小物縮小物鏡像o 一臺透射電鏡可以有一個或幾個中間透鏡一個或幾個中間透鏡o電子衍射電子衍射時，有一個中間鏡一個中間鏡起衍射透鏡作用衍射透鏡作用。 （3）投影鏡投影鏡o投影鏡投影鏡是一個強激磁的強激磁的、短焦距透鏡短焦距透鏡，具有較高較高的放大倍數(shù)放大倍數(shù)。o它的作用作用: 是將物鏡和中間鏡物鏡

19、和中間鏡形成的電子電子圖像圖像或電子衍射譜電子衍射譜進一步放大投射放大投射到熒光熒光屏上屏上 （4）三級成像系統(tǒng) 簡單的透射電子顯微鏡透射電子顯微鏡是有物鏡，一個中間鏡物鏡，一個中間鏡和一個投影鏡組成的三級成像系統(tǒng)和一個投影鏡組成的三級成像系統(tǒng) 三級高倍成像三級高倍成像 物鏡成像于中間鏡物鏡成像于中間鏡之上上；中間鏡中間鏡以物鏡像物鏡像為物物，成像于投影鏡之上成像于投影鏡之上；投影鏡投影鏡以中間鏡像像為物物，成像于熒光屏成像于熒光屏或照相底片上照相底片上。 三級成像的電子光路圖三級成像的電子光路圖如圖20.6（a）所示 o電鏡的放大倍率電鏡的放大倍率可以很大很大，只要改變一個透一個透鏡的放大倍

20、率鏡的放大倍率，總放大率總放大率就可改變改變。當調(diào)節(jié)透鏡電流透鏡電流時，放大率放大率可連續(xù)改變？連續(xù)改變？。 對于電鏡中的磁透鏡，物距（p），像距（q）和焦距（f）應(yīng)滿足下列關(guān)系式pqM放大倍數(shù)）(fqp111o若物鏡的放大率物鏡的放大率為M0，中間鏡中間鏡放大率為MI，投影鏡投影鏡的放大率為Mpo 則成像系統(tǒng)的總放大率成像系統(tǒng)的總放大率 ppIIpIpqpqpqMMMM000(2) 三級中倍成像 如適當改變物鏡激磁強度物鏡激磁強度，使物鏡成像于中間鏡之下之下，中間鏡中間鏡以物鏡像物鏡像為“虛物虛物”，將其形成為縮小的實像縮小的實像于投影鏡之上投影鏡之上，投投影鏡影鏡以中間鏡像中間鏡像為物物，

21、成像于熒光屏或照于熒光屏或照相底片上相底片上。o 結(jié)果獲得中等放大倍數(shù)的像中等放大倍數(shù)的像，約幾千至幾千至幾萬倍幾萬倍，光路圖如圖20.6（b）所示。（3）二級低倍成像 當關(guān)閉物鏡關(guān)閉物鏡，減弱中間鏡激磁強度中間鏡激磁強度，使中間中間鏡鏡起長焦距物鏡長焦距物鏡的作用，成像于投影鏡之上之上，投影鏡以中間鏡像中間鏡像為物物，成像于熒光屏或照相底片熒光屏或照相底片上。 獲得100300倍，視域較大的圖象視域較大的圖象，以便為高高倍觀測選定區(qū)域倍觀測選定區(qū)域。 如圖20.6（c）所示。（4）多級成像系統(tǒng) 高性能高性能的透射電子顯微鏡透射電子顯微鏡具有多級成像系統(tǒng)多級成像系統(tǒng)。 如四級成像系統(tǒng)四級成像系

22、統(tǒng)，除物鏡物鏡和投影投影鏡外，還有兩個中間鏡兩個中間鏡。 如五級五級成像，除物鏡外，有兩個兩個中間鏡，兩兩個個投影鏡。 從成像原理看，多級與三級成像原理系統(tǒng)相似。 1.1.3圖像觀察和記錄系統(tǒng)o 電子顯微鏡采用熒光屏觀察圖像熒光屏觀察圖像和照相方式記錄照相方式記錄。o電子投影射電子投影射到熒光屏熒光屏上時，將會出現(xiàn)與電子分布強電子分布強度成比例度成比例的可見光圖像可見光圖像.o將照相裝置照相裝置的快門打開快門打開，也就是把熒光光屏翻起熒光光屏翻起，即可使照相底片曝光照相底片曝光。o記錄下電子強度分布圖像電子強度分布圖像 o電子感光片電子感光片是一種對電子束曝光敏感電子束曝光敏感，顆粒很小的溴化

23、物溴化物乳膠底片，o照相曝光時間僅需幾秒鐘，o采用電磁快門，曝光均勻。o采用計算機控制，可拍系列照片等。o由于熒光屏分辨率比人眼好，因此只要儀器調(diào)整好，拍攝的照片上能夠得到更好的細節(jié)。o1.1.4 樣品室和樣品臺 o透射電子顯微鏡的樣品室透射電子顯微鏡的樣品室有一定的空間一定的空間，可以裝配各種不同功能的樣品臺不同功能的樣品臺外，還可以安裝一些探測器一些探測器，如二次電子探測器二次電子探測器、x x射線射線能譜儀探測器能譜儀探測器、電子能量損失譜電子能量損失譜儀探測器等。o此外，還可以裝入傾斜臺傾斜臺、旋轉(zhuǎn)臺旋轉(zhuǎn)臺、冷臺冷臺、熱臺熱臺及拉伸臺拉伸臺等這樣利用一臺透射電鏡，可以進行廣泛的研究廣泛

24、的研究達到多功能的效果。多功能的效果。 o1.2 真空系統(tǒng)o保持透射電子顯微鏡體保持透射電子顯微鏡體的高真空高真空是正常工正常工作所必須的條件作所必須的條件。 (1)在空氣中，運動的電子與氣體碰撞運動的電子與氣體碰撞而散射時散射時，電子能量很快減小電子能量很快減小，使得電子的電子的平均自由路徑很小平均自由路徑很小。o在電子顯微鏡中，從電子槍燈電子槍燈照到熒光屏熒光屏的距離約為1m，為了使電子的平均自由路徑大平均自由路徑大于于這個距離距離，需要優(yōu)于1.33102Pa的真真空度空度。o(2) (2) 電子槍電子槍處于高真空狀態(tài)下高真空狀態(tài)下，可以保證絕絕緣性能緣性能良好，可以避免高壓放電高壓放電，

25、保持高壓高壓狀態(tài)狀態(tài)穩(wěn)定，進而使電子照明電子照明效果良好。 (3) 高真空可以延長電子槍延長電子槍的壽命壽命，保證了透射電子顯微鏡較長時間內(nèi)工作條件穩(wěn)定。(4) 試樣處于高真空中可以減小污染減小污染等，使電子電子圖像圖像質(zhì)量提高。o高分辨的透射電子顯微鏡高分辨的透射電子顯微鏡，加速電壓加速電壓很高高，為200KV左右o這就必須使真空度更高，真空度真空度要優(yōu)于1.331041.33105Pao為了達到透射電子顯微鏡體內(nèi)的高真空透射電子顯微鏡體內(nèi)的高真空，o通常采用旋轉(zhuǎn)機械泵抽前級真空旋轉(zhuǎn)機械泵抽前級真空，使真空度真空度達到達到1.33Pao再用油擴散泵抽高真空油擴散泵抽高真空，使真空度真空度達到

26、1.33103Pa。o若要更高的真空更高的真空，可以用離子吸附泵離子吸附泵等。1. 3電器系統(tǒng)電器系統(tǒng)包括： 電子槍高壓電源。 磁透鏡激磁電流電源。 電對中系統(tǒng)、消像散器、真空閥門、 照相及自動控制系統(tǒng)的電器電源。 真空系統(tǒng)電源。 安全保護電器，自動關(guān)閉真空閥 門；如真空不良，高壓電壓不穩(wěn) 時，自動關(guān)機。 透射電鏡的計算機控制系統(tǒng)2. 透射電子顯微鏡的性能o透射電子顯微鏡的性能主要有以下幾點： 分辨本領(lǐng)分辨本領(lǐng)、放大倍數(shù)放大倍數(shù)、 加速電壓加速電壓、衍射相機長度衍射相機長度、 自動化程度自動化程度，以及儀器所具備的各種功能等以及儀器所具備的各種功能等。2.1分辨本領(lǐng)（分辨率） 透射電子顯微鏡的

27、分辨本領(lǐng)透射電子顯微鏡的分辨本領(lǐng)：是表征電子顯微表征電子顯微鏡鏡觀察物質(zhì)微觀細節(jié)微觀細節(jié)的能力能力，是指示儀器水平儀器水平的首要指標首要指標，也是電子顯微鏡性能電子顯微鏡性能的綜合性指綜合性指標標。 高分辨電子顯微鏡高分辨電子顯微鏡的點分辨率點分辨率可達到0.10.2nm。o點分辨本領(lǐng)點分辨本領(lǐng):是指在電子圖像電子圖像上能分辨開的分辨開的試樣上試樣上，相鄰兩點間的最小距離相鄰兩點間的最小距離。o點分辨率的測量方法：一般是采用重金屬蒸重金屬蒸發(fā)粒子發(fā)粒子制成的樣品樣品進行觀察和拍照觀察和拍照。o從電子圖像上觀察測量兩個斑點之間的兩個斑點之間的最小最小距離距離，除以圖像放大倍數(shù)圖像放大倍數(shù)，就得到

28、分辨率的分辨率的數(shù)值數(shù)值。 o線分辨率或晶格分辨率線分辨率或晶格分辨率：是指電子圖像上能分辨電子圖像上能分辨的的最小晶面間距最小晶面間距。oAu晶格條紋 0.14nm 2.2 放大倍率o透射電子顯微鏡的放大倍率放大倍率：是指電子圖電子圖像像相對試樣的線性放大倍數(shù)試樣的線性放大倍數(shù)。o有效放大倍數(shù)：是將最小可分辨距離最小可分辨距離放大到人眼可以分辨的尺寸人眼可以分辨的尺寸所需要的放大倍數(shù)放大倍數(shù)。o有效放大率有效放大率是與儀器分辨率分辨率相對應(yīng)的。 o當人眼的分辨距離為D，電鏡點分辨率是r時，有效放大率M = D/r 。o儀器的最高放大率最高放大率大于有效放大率有效放大率，但放大率太高是沒有意義

29、的。o它不可能提高儀器的分辨率分辨率，也不可能看清更小的更小的細節(jié)。o例：D 0.1mm(人眼分辨本領(lǐng))， r 0.3nm（TEM分辨本領(lǐng)）。oM有效 D/r = 0.1mm/310-7mm = 330000o一般點分辨率是0.3nm的TEM放大倍率應(yīng)具有33萬倍以上。o所以最高放大倍率在6080萬倍是合適的。o為了普查試樣選擇視場普查試樣選擇視場需要有50100倍的低倍倍的低倍率率，o一臺TEM放大倍率一般在50800000倍，連續(xù)可調(diào)。2.3 加速電壓加速電壓o加速電壓加速電壓是指電子槍電子槍陰極陰極燈絲燈絲相對于陽極陽極的的電壓電壓，它決定電子束的波長和能量電子束的波長和能量。o加速電壓

30、高加速電壓高時，電子束的波長短電子束的波長短、能量大能量大。電子束對試樣的穿透能力就強電子束對試樣的穿透能力就強。 o加速電壓高加速電壓高，有利于獲得高分辨圖像高分辨圖像? ?，對試樣造成的電子輻射損傷電子輻射損傷也比較大比較大。一般TEM加速電壓在50200KV，超高壓透射電子顯微鏡加速電壓在1000KV以上。 2.4 相機長度o相機長度：是指電子衍射分析時一個儀器常數(shù)，是試樣試樣到照相底片照相底片的距離距離。o圖20.8所示電子衍射的基本幾何關(guān)系。oL：相機長度 oR：是底片上衍射斑點到透射斑點的距離。o可以看出：tg2 = R/Lo因為布拉格方程中2sin =/do由于電子衍射中的衍射角

31、非常小，一般只有1020otg22sin, /d = R / Lo可以寫成L= R d , d = L/R 式中:為電子束的波長，可根據(jù)加速電壓 計算出值。 d:是指衍射斑點對應(yīng)的那一組面網(wǎng)間距離值。o儀器可顯示出相機長度數(shù)值L o或者用已知d值的晶體樣品測量相機長度 3 透射電子顯微圖像原理o電子束與物質(zhì)作用的過程是很復(fù)雜的。o透射電子顯微鏡的圖像襯度圖像襯度主要有: 散射（質(zhì)量厚度）襯度散射（質(zhì)量厚度）襯度、 衍射襯度衍射襯度和相位差襯度相位差襯度 這些襯度原理襯度原理是透射電子顯微鏡圖像分析的基礎(chǔ)圖像分析的基礎(chǔ)。 3. 1 電子的散射o入射電子入射電子與原子核原子核的作用主要發(fā)生彈性散彈性散射射，而核外電子核外電子的作用主要發(fā)生非彈性散非彈性散射。射。o入射電子入射電子被試樣中原子散射原子散射后，偏離入射偏離入射方向的角度方向的角度稱為散射角散射角。o一個