传输电子显微镜(TEM)是显微镜世界的大枪,能够远离传统光学显微镜的衍射极限,以解决亚纳米细节和探头材料的原子结构.1最复杂的像差校正透射电子显微镜提供由任何显微镜实现的最高分辨率尚未开发
由于其卓越的定位动力和成像模式的武器,透射电子显微镜是一种强大的工具,用于调查工程材料的性质。
透射电子显微镜原理
透射电子显微镜最早是由Max Knoll和Ernst Ruska于20世纪30年代在柏林发明的他们在1933年研制的这台显微镜的放大倍数达到了1.2万倍,分辨率达到了50纳米,远远超过了当时最好的光学显微镜。没过多久,显微镜制造商就掌握了这一技术,几年后,第一个商业化的tem显微镜出现了。
透射电子显微镜的基本原理是利用电子而不是光来探测样品。由于波长和能量之间的关系,传统的光学显微镜是“衍射受限”的。这使得它们的最大分辨率在200纳米左右——再高一点,光就会携带足够高的能量来破坏样品然而,电子可以在不损害样品的情况下实现更短的波长——因此,通过用电子束而不是光来照亮样品,透射电子显微镜使我们能够成像比光学显微镜可见的结构小数千倍的结构。
透射电子显微镜之所以被称为透射电子显微镜,是因为电子通过样品来形成图像——这意味着样品通常是非常薄的薄片(<100纳米)或薄膜。电子在通过样品的过程中与样品相互作用,形成图像,然后可以放大并聚焦到成像设备上。
透射电子显微镜的益处
透射电子显微镜不仅因其分辨率和放大倍率而受到重视,而且因其广泛的工作模式而受到重视,这些模式共同提供了对材料性能的详细询问。
传统的TEM成像使样品的形态能够成像,其倍率高达50,000,000倍。其他成像模式包括Z-对比度,从而可以看到不同原子的原子数;和结晶对比度,它能够在样品中可视化晶体取向和结构,倾斜样品并收集多个图像,使得3D图像构造显示表面形貌.6
改进的透射电子显微镜技术包括电子能量损失谱(EELS),它根据透射电子的能量将其分离。这可以用来揭示有关电子与样品相互作用方式的信息,揭示样品厚度、局部电子能带结构和样品的元素组成等信息
通过透射电子显微镜分析工程材料
前所未有的洞察力透射电子显微镜在材料科学,纳米技术和半导体研究等领域使其具有非常有价值的。
TEM在几乎任何区域都具有深远的应用,其中微观或纳米级形态的分析很重要。这些包括纳米颗粒的成像,陶瓷材料中的晶粒结构研究,以及半导体器件的表征.9,10
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参考资料及进一步阅读
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