透射电子显微镜(Transmission Electron Microscope,简称TEM)是一种利用高能电子束穿透超薄样品,并通过电子与物质的相互作用形成图像的显微镜。TEM能够提供极高的分辨率(可达亚埃级别),使其成为研究微观结构、晶体缺陷、元素分布等的重要工具。
1. 工作原理
TEM的工作原理基于电子束与样品的相互作用。电子束在高电压(通常为80-300 kV)下被加速并聚焦,穿透超薄样品(厚度约50 nm)后,电子与样品中的原子发生散射。散射角度与样品的密度和厚度相关,最终在荧光屏或CCD相机上形成明暗不同的图像。
TEM的主要组成部分包括:
电子源:通常为钨丝或六硼化镧,用于发射电子。
电磁透镜系统:包括聚光镜、物镜、中间镜和投影镜,用于聚焦和放大电子束。
成像系统:通过荧光屏或CCD相机将电子信号转化为可见光或数字信号。
真空系统:确保电子束在高真空环境下传输。
2. 技术参数
TEM的技术参数因型号而异,常见的参数包括:
加速电压:40-300 kV。
分辨率:点分辨率可达0.1-0.2 nm,线分辨率可达0.1 nm。
放大倍率:10×-3000000×。
束斑尺寸:0.2-0.5 nm。
成像模式:明场像、暗场像、相位衬度像、选区电子衍射等。
3. 应用领域
TEM广泛应用于以下领域:
材料科学:研究纳米材料、金属、陶瓷、复合材料的微观结构和性能。
纳米技术:观察纳米材料的形貌、粒径和晶体结构。
生物学:用于细胞超微结构、病毒、蛋白质等的观察。
半导体技术:分析半导体材料的晶体缺陷和杂质分布。
医学研究:用于病理切片、药物载体等的研究。
能源材料:研究电池材料、催化剂等的微观结构。
4. 优势
高分辨率:TEM的分辨率远高于光学显微镜,能够观察到原子级别的结构。
多功能性:结合能谱仪(EDS)和能量损失谱(EELS),可进行元素分析和化学键分析。
原位观察:支持原位实验,如加热、加压等,研究材料在不同条件下的动态变化。
5. 样品制备
TEM对样品的要求较高,通常需要将样品制备成厚度约50 nm的超薄切片。样品制备方法包括机械减薄、离子减薄等。
透射电子显微镜(TEM)因其高分辨率和多功能性,已成为材料科学、纳米技术、生物学和医学等领域的关键研究工具。
测试项目:
可测项目:形貌、点扫、线扫、mapping、衍射等
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