电子显微镜.ppt

电子显微镜
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第一页，共31页
第一章 电子显微镜基本原理
电子显微分析
1 电子显微镜的发展简史
2 电子波的波长
3 电磁透镜
4 电磁透镜的缺陷
5 电磁透镜的景深和焦长
6 电子显微镜的构成
7 与光学显微镜的比较
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第二页，共31页
1 电子显微镜的发展简史（1）
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1 电子显微镜的发展简史（2）
电子显微镜的诞生，首先在医学生物上得到应用，随后用于金属材料研究。
1949年海登莱西（Heidenreich）第一个用透射电镜观察了用电解减薄的铝试样；
20世纪50年代开始，电镜直接观察到位错层错等以前只能在理论上描述的物理现象；
1970年日本学者首次用透射电镜直接观察到重金属金的原子近程有序排列，实现了人类两千年来直接观察原子的夙愿。
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1 电子显微镜的发展简史（3）
电子显微镜包括以下三种类型的仪器：
扫描电子显微镜：用于微形貌观察、显微成
（SEM） 分分析
透射电子显微镜：用于微结构分析、微形貌
（TEM） 观察
电子探针：微区成分分析、显微形貌观察
（EPMA）
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1 电子显微镜的发展简史（4）
光学显微镜的局限性
任何显微镜的用途都是将物体放大，使物体上的细微部分清晰地显示出来，帮助人们观察用肉眼直接看不见的东西。
假如物体上两个相隔一定距离的点，利用显微镜把他们区分开来，这个距离的最小极限，即可以分辨的两个点的最短距离称为显微镜的分辨率，或称分辨本领。
。一个物体上的两个相邻点能被显微镜分辨清晰，主要依靠显微镜的物镜。假如在物镜形成的像中，这两点未被分开的话，则无论利用多大倍数的投影镜或目镜，也不能再把它们分开。
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1 电子显微镜的发展简史（5）
r0：两物点的间距；
λ：光线的波长；
n：透镜周围介质的折射率；
sinα：数值孔径，。
将玻璃透镜的一般参数代入上式，即最大孔径半角α=70-75，在介质为油的情况下，n＝,其数值孔径nsinα＝-，上式可化简为：
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根据光学原理，两个发光点的分辨距离为：
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1 电子显微镜的发展简史（6）
这说明，显微镜的分辨率取决于可见光的波长，而可见光的波长范围为3900 - 7600Å，故而光学显微镜的分辨率不可能高于2000Å。
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1 电子显微镜的发展简史（7）
为进一步提高分辨率，唯一的可能是利用短波长的射线。
例如用紫外线（<400nm）作光源，分辨率可提高一倍。
曾有人提出利用射线，当时在技术上比较困难，至今仍没有很大发展。但电子的波动性被发现后，很快就被用来作为提高显微镜分辨率的新光源，即出现了电子显微镜。目前电子显微镜的放大倍数已达到数十万倍，这是光学显微镜所无法达到的。下面来计算电子束的波长。
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2 电子波的波长（1）
已知电子束具有波动性，对于运动速度为v，质量为m的电子波的波长为：
=h/mv
电子的速度v和加速电压U之间存在下面的关系
eU ＝1/2 mv2
即 v ＝（2eU/m）1/2
由此得  ＝ h/(2emU)1/2
带入h=×10-,
m=×10-31kg，
e=×10-19c 后，得
＝
U的单位用伏特，的单位为A。
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