1、 1第四章 纳米测量与表征4.1 纳米测量技术 纳米材料表征4.2纳米测量技术的展望4.3 24.1 纳米测量技术电子显微技术衍射技术谱学技术热分析技术1234 3电子显微技术1透射电子显微镜透射电子显微镜扫描电子显微镜扫描电子显微镜扫描探针显微镜扫描探针显微镜电子显微技术 4电子显微技术1透射电子显微镜透射电子显微镜电子显微技术(TEM）transmission electron miroscope 5p 人的眼睛的分辨本领 0.1毫米。p 显微镜的分辨本领公式（阿贝公式）为：d=0.61/(Nsin)， Nsin是 透镜的孔径数。其最大值为1.3。光镜采用的可见光的波长为 400760nm
2、。p 光学显微镜，可以看到象细菌、细胞那样小的物体，极限分辨本领是 0.2微米 。 在光学显微镜下无法看清小于0.2m的细微结构，这些结构称为亚显微结构（submicroscopic structures）或超微结构（ultramicroscopic structures； ultrastructures）。p 要想看清这些 更微小的 结构，就必须选择 波长更短 的光源，以提高显微镜的分辨率。 光学显微镜 6 电子显微镜的电子光学基础p 1924年 德布洛依 提出了 微观粒子具有波粒二象性的假设。p 例如 100 kV电压下加速的电子， 德布洛依波的波长为 0.037埃 ，比可见光的 波长 小
3、几十万倍。u 历史 7u 电子与物质相互作用p当高能入射电子束轰击样品表面时，入射电子束与样品间存在相互作用，有 99% 以上的入射电子能量转变成样品热能 ， 而余下的约 1的入射电子能量 ，将从样品中激发出各种有用的信息。1)二次电子 从距样品表面 l00 左右深度范围内激发出来的 低能 电子。 50 eV-SEM2)背散射电子 从距样品表面 0.11m 深度范围内散射回来的入射电子，其能量近似入射电子能量。 SEM、低能电子衍射3)透射电子 如果样品足够薄 (1m以下 )。透过样品的入射电子为透射电子，其能量近似于入射电子能量。 TEM4)吸收电子 残存在样品中的入射电子。吸收电子像 ：表
4、面化学成份和表面形貌信息。5)俄歇电子 从距样品表面 几 深度范围内发射的并具有特征能量的二次电子。6)非弹性散射电子 入射电子受到原子核的吸引改变方向电子。能量损失谱。7)X射线 (光子 ) 由于原子的激发和退激发过程，从样品的原子内部发射出来的具有一定能量的特征 X射线，发射深度为 0.55m 范围。8)阴极荧光 入射电子束发击发光材料表面时，从样品中激发出来的可见光或红外光。 8p 19321933 年间，德国的 Ruska和 Knoll 等在柏林制成了第一台电子显微镜。放大率只有 l2倍。表明 电子波可以用于显微镜。p 1939年 德国的西门子公司产生了 分辨本领 优于 100 的电子
5、显微镜。p 我国从 1958年开始制造电子显微镜。p 现代高性能的透射电子显微镜点分辨本领优于 3， 晶格分辨本领达到 12 ， 自动化程度相当高。u 历史1922年，物理学家 布施 利用 电子在磁场中的运动 与 光线在介质中的传播相似 的性质 ，可以实现电子波聚焦，研究成功了 电子透镜，为电镜的发明奠定了基础 。 9a电子显微镜 b光学显微镜 聚焦后形成细而平行的电子束 TEM的构造电子显微镜与光学显微镜的成像原理基本一样，所不同的是前者用 电子束 作光源，用 电磁场 作透镜。另外，由于电子束的穿透力很弱，因此用于电镜的 标本 须制成厚度约 50nm左右的 超薄 切片。 10p1 照明系统：p 电子枪 ： (提供高照明电流，电流密度和电子束相干性低的电子束）通常用 V形钨丝或 LaB6热离子发射源 或 场发射源 （高真空用外加电场诱发的电子发射、用于高分辨）。亮度 100倍p 温度达到 2000K以上，发射强度高的稳定的电子，在加速加压的作用下，定向运动，在光阑小孔的控制下， 允许一定发散角范围的电子 穿过光阑得到未聚焦的电子束。
