電子顯微鏡課件

電子顯微鏡ElectronMicroscopy電子顯微鏡透射電子顯微鏡TEMTEM構造TEM制樣薄膜制備染色技術復型技術TEM應用實例HIPS結構探測相形態(tài)結構表征掃描電子顯微鏡SEMSEM構造SEM制樣SEM應用實例相結構表征形貌觀察兩相粘合狀態(tài)考察引言光波經由透鏡折射到像平面上會與周圍區(qū)域的光波發(fā)生干涉現(xiàn)象（衍射）。這使得物點經過透鏡成的像在像平面上不再是一個像點，而是一個Airy亮斑。顯微技術分辨率通常把兩個Airy斑中心間距等于Airy斑半徑時，物平面上相應的兩個物點間距定義為透鏡能分辨的最小間距，即透鏡分辨率。由于受到光衍射的限制，光學顯微鏡的極限分辨率為0.2m左右。為了得到分辨率更高的顯微鏡，就必須采用波長更短的波。電磁波譜波源選擇除了電磁波譜外，在物質波中，電子波不僅具有短波長，而且存在使之發(fā)生折射聚焦的物質，所以電子波可以作為照明光源，由此形成電子顯微鏡。加速電壓U/KV電子波波長λ/nm加速電壓U/KV電子波波長λ/nm200.008592000.002511000.0037110000.00087電子顯微鏡用電子束代替可見光，用靜電透鏡或電磁透鏡代替玻璃透鏡可制成電子顯微鏡（ElectronMicroscope,EM），其極限分辨率可達1nm甚至更小。電子與樣品的相互作用[TransmissionElectronMicroscopy,2ndEdition,p.7]特征電子（1）透射電子入射電子穿過樣品而與其無相互作用，則形成直接透射電子。（2）散射電子入射電子穿透到離核很近的地方被反射，反射角的大小取決于入射電子的能量及離核的距離，因而實際上任何方向都有散射。（3）二次電子入射電子撞擊樣品表面原子的外層電子，把它激發(fā)出來，形成二次電子。用于TEM&SEM成像的電子透射電子顯微鏡（TransmissionElectronMicroscope,TEM）用直接透射電子以及彈性或非彈性散射的透射電子成像。掃描電子顯微鏡（ScanningElectronMicroscope,SEM）用背景散射電子和二次電子成像。透射電子顯微鏡TransmissionElectronMicroscope,TEMTEM構造TEM的基本構造與光學顯微鏡相似，主要由電子槍、物鏡和投影鏡三部分組成。[ElectronMicroscopyofPolymers,pp.29&30]電磁透鏡電子波和光波不同，不能通過玻璃透鏡會聚成像。但是軸對稱的非均勻電場和磁場則可以讓電子束折射，從而產生電子束的會聚與發(fā)散，達到成像的目的。用靜電場構成的透鏡稱為靜電透鏡；把電磁線圈產生的磁場所構成的透鏡稱之電磁透鏡。TEM制樣供TEM觀察的樣品既小又薄，可觀察的最大尺度不超過1mm左右。在常用的50~100kV的加速電壓下，樣品的厚度一般應小于100nm。較厚的樣品會產生嚴重的非彈性散射，因色差而影響圖像質量，過薄的樣品沒有足夠的襯度也不行。薄膜樣品制備用于TEM測試的薄膜試樣制備方法有溶液澆注和超薄切片等。[TransmissionElectronMicroscopy,2ndEdition,p.176]載樣銅網和支持膜TEM測試時，樣品是在載在金屬網上使用的，當樣品比金屬網眼小時還必須有透明的支持膜。載樣銅網金屬網的材質一般用銅，因而稱為銅網。銅網很小，一般直徑為2~3mm，厚度為20~100m的圓形。纖維、薄膜、切片等可直接安放在銅網上。[TransmissionElectronMicroscopy,2ndEdition,p.175]支持膜對于很小的切片、顆粒、聚合物單晶、乳膠粒等細小的材料就不能直接安放，而必須有支持膜支撐。支持膜主要有塑料膜、碳膜、碳補強塑料膜和微柵膜等。染色技術在TEM中襯度是由于結構中存在電子密度差異的結果，但由于多數(shù)聚合物是由C、H等低原子序數(shù)的元素組成，電子密度差別很小，加上樣品很薄，所以聚合物試樣的反差很小。染色可用于增加反差，所謂染色是指給特定的結構引入重原子而改變襯度的方法。常用染色劑常用的染色劑有四氧化鋨、四氧化釕、三氟乙酸汞、磷鎢酸、碘、氯磺酸和硫化銀等。其中四氧化鋨廣泛應用于含不飽和雙鍵的聚合物染色，染色反應如下。用四氧化鋨染色的實施方法有溶液浸泡和蒸氣熏蒸兩種。復型技術TEM不能直接觀察塊狀試樣，因此，必須采用復型技術。復型技術的原理是將固體的表面形貌用薄膜復印下來，這種薄膜能夠用TEM觀察。常用的復型技術主要有一級復型法和二級復型法兩種。復型方法（1）一級復型法用復型材料直接沉積在試樣的表面上，然后將二者分離。（2）二級復型法先用塑性材料制備試樣表面的初級復型，再用質密的復型材料覆蓋初級復型的表面，然后將二者分離。TEM應用TEM在聚合物分析表征中主要用于內部細微形態(tài)、微孔大小分布、復合材料的形態(tài)結構和分子量分布等。TEM應用實例之單晶形態(tài)觀察聚乙烯單晶的TEM照片（左圖）和AFM照片（下圖）[PolymerMicroscopy,3rdEdition,p.136]TEM應用實例之HIPS結構探測HIPS的制備通常是在PS基體中引入韌性的橡膠，HIPS具有兩相結構，橡膠以微粒狀分散于連續(xù)的的塑料相中。ElectronMicroscopyofPolymers,p.354TEM應用實例之相形態(tài)結構表征不同組成的PMMA/PS共混體系的相結構TEM應用實例之纖維尺寸統(tǒng)計[MicroscopyTechniquesforMaterialsScience,pp.214&219]掃描電子顯微鏡ScanningElectronMicroscope,SEMSEM構造由于SEM是用二次電子和背景散射電子成像，因此，在儀器構造上（主要是檢測系統(tǒng)）與TEM有很大的差別。SEM實物照片SEM制樣SEM制樣比較簡單，一般將樣品直接用雙面膠粘在鋁質樣品座上即可。若樣品為不良導體，SEM觀察時表面會積累電荷，降低觀察效果，因此需要將其表面噴鍍一層厚度約為10-50nm的導電材料。另外，利用蝕刻除去一部分結構，可突出感興趣的結構。主要的蝕刻方法有溶劑蝕刻、酸蝕刻和等離子蝕刻。SEM應用實例之相結構表征雙連續(xù)相-組成為50/50的PP/LDPE海島相-組成為30/70的PP/LDPESEM應用實例之形貌觀察包覆型“海-島”相結構“海-島”相結構表征[MultiphasePolymer-BasedMaterials,pp.7&8]SEM應用實例之兩相粘合狀態(tài)考察[OrganicChemistryandPhysicalChemistryofPolymers,p.135]SEM應用實例之復合相粘合考察玻纖增強PP的復合相粘合考察ElectronMicroscopyofPolymers,p.4141、機遇對于有準備的頭腦有特別的親和力。2、不求與人相比，但求超越自己，要哭就哭出激動的淚水，要笑就笑出成長的性格！3、在你內心深處，還有無窮的潛力，有一天當你回首看時，你就會知道這絕對是真的。4、無論你覺得自己多么的了不起，也永遠有人比你更強；無論你覺得自己多么的不幸，永遠有人比你更加不幸。5、不要浪費你的生命，在你一定會后悔的地方上。6、放棄該放棄的是無奈，放棄不該放棄的是無能；不放棄該放棄的是無知，不放棄不該放棄的是執(zhí)著。7、不要輕易用過去來衡量生活的幸與不幸！每個人的生命都是可以綻放美麗的，只要你珍惜。8、千萬別迷戀網絡游戲，要玩就玩好人生這場大游戲。9、過錯是暫時的遺憾，而錯過則是永遠的遺憾！10、人生是個圓，有的人走了一輩子也沒有走出命運畫出的圓圈，其實，圓上的每一個點都有一條騰飛的切線。11、沒有壓力的生活就會空虛；沒有壓力的青春就會枯萎；沒有壓力的生命就會黯淡。12、我以為挫折、磨難是鍛煉意志、增強能力的好機會?！u韜奮13、你不能左右天氣，但可以改變心情。你不能改變容貌，但可以掌握自己。你不能預見明天，但可以珍惜今天。14、我們總是對陌生人太客氣，而對親密的人太苛刻。15、人之所以痛苦，在于追求錯誤的東西。16、知道自己要干什么，夜深人靜，問問自己，將來的打算，并朝著那個方向去實現(xiàn)。而不是無所事事和做一些無謂的事。17、逆境是成長必經的過程，能勇于接受逆境的人，生命就會日漸的茁壯。18、哪里有天才，我是把別人喝咖啡的功夫，都用在工作上的?！斞?9、所謂天才，那就是假話，勤奮的工作才是實在的。——愛迪生20、做一個決定，并不難，難的是付諸行動，并且堅持到底。21、不要因為自己還年輕，用健康去換去金錢，等到老了，才明白金錢卻換不來健康。22、如果你不給自己煩惱，別人也永遠不可能給你煩惱，煩惱都是自己內心制造的。23、命運負責洗牌，但是玩牌的是我們自己！24、再長的路，一步步也能走完，再短的路，不邁開雙腳也無法到達。25、成功，往往住在失敗的隔壁！26、大多數(shù)人想要改造這個世界，但卻罕有人想改造自己。27、人生是一場旅行，在乎的不是目的地，是沿途的風景以及看風景的心情。28、偉大的事業(yè)不是靠力氣、速度和身體的敏捷完成的，而是靠性格、意志和知識的力量完成的。29、人生最大的喜悅是每個人都說你做不到，你卻完成它了！30、在實現(xiàn)理想的路途中，必須排除一切干擾，特別是要看清那些美麗的誘惑。31、激情，這是鼓滿船帆的風。風有時會把船帆吹斷；但沒有風，帆船就不能航行。32、滴水穿石不是靠力，而是因為不舍晝夜。33、忍別人所不能忍的痛，吃別人所別人所不能吃的苦，是為了收獲得不到的收獲。34、時間是個常數(shù)，但也是個變數(shù)。勤奮的人無窮多，懶惰的人無窮少。——字嚴35、不同的信念，決定不同的命運！36、只有你學會把自己已有的成績都歸零，才能騰出空間去接納更多的新東西，如此才能使自己不斷的超越自己。37、突破心理障礙，才能超越自己。38、人不怕走在黑夜里，就怕心中沒有陽光。9、過錯是暫時的遺憾，而錯過則是永遠的遺憾！10、人生是個圓，有的人走了一輩子也沒有走出命運畫出的圓圈，其實，圓上的每一個點都有一條騰飛的切線。11、沒有壓力的生活就會空虛；沒有壓力的青春就會枯萎；沒有壓力的生命就會黯淡。12、我以為挫折、磨難是鍛煉意志、增強能力的好機會?！u韜奮13、你不能左右天氣，但可以改變心情。你不能改變容貌，但可以掌握自己。你不能預見明天，但可以珍惜今天。14、我們總是對陌生人太客氣，而對親密的人太苛刻。39、生命里最重要的事情是要有個遠大的目標，并借助才能與堅毅來完成它?！璧?0、工作中，你要把每一件小事都和遠大的固定的目標結合起來。41、大部分人往往對已經失去的機遇捶胸頓足，卻對眼前的機遇熟視無睹20、對所學知識內容的興趣可能成為學習動機?！澘品?/p>

21、游手好閑地學習，并不比學習游手好閑好。