演講人：日期:透射電子顯微技術目錄CONTENTS02.04.05.01.03.06.技術原理應用領域儀器結構數(shù)據(jù)分析方法樣品制備技術發(fā)展01技術原理電子束穿透機制電子束的穿透深度穿透深度是指電子束從樣品表面進入樣品內部所能達到的最大深度。03電子束在穿透過程中會發(fā)生散射和吸收，其穿透能力取決于樣品厚度和成分。02散射與吸收電子束與物質相互作用當電子束穿透樣品時，會與樣品中的原子核和核外電子發(fā)生相互作用。01衍射與成像關系電子束穿過樣品后，會發(fā)生衍射現(xiàn)象，即電子束的傳播方向會發(fā)生改變。衍射現(xiàn)象衍射圖樣與樣品結構成像原理衍射圖樣的明暗和分布與樣品的微觀結構密切相關，通過分析衍射圖樣可以了解樣品的晶體結構和缺陷等信息。透射電子顯微鏡的成像原理是利用電子束穿透樣品后的透射電子和衍射電子在物鏡后焦平面上形成的衍射圖樣來成像。分辨率影響因素電子束波長電子束的波長越短，分辨率越高。因此，通過加速電壓來減小電子束的波長是提高分辨率的有效手段。01樣品厚度與成分樣品厚度和成分會影響電子束的穿透能力和散射角度，從而影響分辨率。02儀器性能透射電子顯微鏡的分辨率還受到儀器性能的限制，如物鏡的球差、像差等。0302儀器結構電子槍與照明系統(tǒng)發(fā)射電子束，產(chǎn)生高亮度、高相干性的電子源，常用場發(fā)射或熱發(fā)射方式。電子槍包括電子束聚焦、偏轉和掃描裝置，確保電子束準確照射樣品。照明系統(tǒng)電磁透鏡組構成物鏡和投影鏡物鏡負責初步放大樣品像，投影鏡則將其進一步放大并投影到熒光屏或感光膠片上。03將電子束聚焦到樣品上，控制電子束的直徑和束流密度。02聚光鏡電磁透鏡通過電磁場對電子束進行聚焦和放大，包括磁透鏡和靜電透鏡。01探測器與信號處理用于接收樣品散射或透射的電子，常見的探測器有閃爍計數(shù)器、半導體探測器等。探測器信號處理成像技術將探測器接收到的微弱信號進行放大、轉換和處理，以提高圖像的清晰度和對比度。利用電子束與樣品相互作用產(chǎn)生的二次電子、背散射電子等信號進行成像，獲取樣品的表面形貌和結構信息。03樣品制備超薄切片技術要求切片厚度通常需要在幾十納米至數(shù)百納米之間，以保證電子能夠穿透樣品。01切片均勻性要求切片在厚度、平整度等方面具有高度的均勻性，以避免成像失真。02切片方法采用機械切割、離子轟擊或化學蝕刻等方法制備超薄切片。03切片收集使用特殊的收集器或膜技術，將切片收集起來以備后續(xù)處理。04離子減薄與電解拋光離子減薄利用離子束對樣品表面進行轟擊，使樣品表面逐漸減薄，達到所需的厚度。電解拋光離子減薄與電解拋光結合通過電化學作用，使樣品表面在電解液中溶解，從而平滑表面，消除制備過程中產(chǎn)生的表面損傷和應力。通常將離子減薄和電解拋光相結合，以獲得更好的樣品表面質量。123典型制備缺陷分析切片缺陷拋光缺陷減薄缺陷樣品失真超薄切片制備過程中可能產(chǎn)生的缺陷包括切片過厚、切片不均勻、切片破碎等。離子減薄過程中可能產(chǎn)生離子損傷、表面污染等缺陷。電解拋光過程中可能產(chǎn)生表面波紋、蝕坑等缺陷。制備過程中可能因離子轟擊、溫度變化等因素導致樣品內部結構發(fā)生變化，從而引起圖像失真。04應用領域材料晶體結構解析透射電子顯微技術可以直接觀察材料的晶體結構，提供晶格常數(shù)、晶面間距等信息。晶體結構分析晶體缺陷分析晶體取向分析透射電子顯微技術可以揭示材料內部的晶體缺陷，如位錯、層錯、晶界等，為材料性能研究提供依據(jù)。透射電子顯微技術可以確定材料中不同晶體的取向關系，有助于理解材料的織構和擇優(yōu)生長。透射電子顯微技術可以直接測量納米顆粒的尺寸，為納米材料制備和應用提供關鍵數(shù)據(jù)。納米顆粒形貌觀測納米顆粒尺寸測量透射電子顯微技術可以觀察納米顆粒的形貌，如球形、棒狀、片狀等，有助于了解納米材料的性能和應用。納米顆粒形貌分析透射電子顯微技術可以評估納米顆粒在基體中的分散性，為納米復合材料的制備提供指導。納米顆粒分散性分析生物大分子成像透射電子顯微技術可用于解析生物大分子的結構，如蛋白質、核酸等，為生物化學研究提供重要信息。生物大分子結構解析透射電子顯微技術可以實時觀察生物大分子的動態(tài)過程，如蛋白質合成、細胞分裂等，有助于理解生命活動的機制。生物大分子動態(tài)觀察透射電子顯微技術可以確定生物大分子在細胞內的位置，為生物醫(yī)學研究和藥物研發(fā)提供關鍵依據(jù)。生物大分子定位分析05數(shù)據(jù)分析方法衍射斑點標定流程衍射斑點識別斑點位置測量相機常數(shù)測定標定結果驗證通過電子衍射圖譜中的斑點識別，確定晶體結構和晶向。利用已知晶體的標準衍射斑點，測定相機的常數(shù)，包括相機長度、放大倍數(shù)和傾斜角度等。精確測量衍射斑點的位置，用于計算晶面間距和晶胞參數(shù)。通過對比計算得到的晶面間距和晶胞參數(shù)與已知數(shù)據(jù)，驗證標定結果的準確性。高分辨像模擬技術像差校正仿真像計算高分辨像重構圖像降噪通過數(shù)學模型和圖像處理技術，校正電子顯微鏡中的像差，提高圖像分辨率。利用物理模型和計算機算法，模擬電子束與樣品相互作用的過程，生成仿真像。將多張在不同條件下獲得的低分辨率圖像進行疊加和處理，提取高分辨率信息，重構高分辨像。采用濾波、統(tǒng)計等方法去除圖像中的噪聲，提高圖像信噪比。三維重構算法基礎投影數(shù)據(jù)獲取通過電子顯微鏡獲取樣品在不同角度下的投影數(shù)據(jù)。01三維重構算法利用數(shù)學算法和計算機技術，將投影數(shù)據(jù)轉換為樣品的三維結構信息。02結構分析與可視化對三維重構結果進行結構分析和可視化展示，包括表面形貌、內部結構、缺陷分布等。03精度評估與優(yōu)化通過比較重構結果與已知結構或理論模型，評估重構精度，并優(yōu)化算法和參數(shù)以提高重構精度。0406技術發(fā)展球差校正技術的提出通過引入校正器，可以顯著減少電子顯微鏡的球差，使得更高分辨率的成像成為可能。校正器的應用校正效果的評估校正效果通常通過比較校正前后的圖像質量來評估，校正后的圖像更清晰、細節(jié)更多。球差校正技術是一項重要的電子顯微技術，旨在校正電子顯微鏡中的球差，提高分辨率和成像質量。球差校正技術突破原位電子顯微進展原位電子顯微的定義原位電子顯微的應用領域原位電子顯微的實現(xiàn)方式原位電子顯微是一種在電子顯微鏡下觀察樣品的同時，對樣品進行操控或改變的技術。通過引入樣品操控裝置或改變樣品的環(huán)境條件，實現(xiàn)對樣品的原位觀察和研究。原位電子顯微在材料科學、化學、生物學等領域有廣泛的應用，如原位觀察化學反應過程、材料變形過程等。多模態(tài)聯(lián)用趨勢多模態(tài)聯(lián)用的概念多模態(tài)聯(lián)用是