tem成像系统有哪几部分组成

TEM的成像原理涉及许多物理和光学概念，涵盖了电子束的产生、聚焦、样品相互作用以及图像形成等多个方面，从而造成TEM像的解释很复杂。更具体的原因有以下几点：

1.复杂的物理过程

 

TEM中涉及的物理过程包括电子源产生、透射、衍射、散射、吸收等多个过程，这些过程相互作用并共同影响图像的形成。

2.高级光学

 

TEM使用高能电子束来成像，这与传统的光学显微镜有很大的差异。电子在样品中的相互作用更复杂，需要理解电子的波动性和相对论效应等高级物理概念。

3.多种衬度

 

TEM的成像原理涉及多种衬度，如质厚衬度、衍射衬度、相位衬度等，每种衬度都有其特定的影响机制和解释方式。

4.分析复杂性

 

TEM图像通常需要配合其他分析技术和样品制备方法来解释，这使得理解图像所传递的信息更具挑战性。

虽然TEM像的解释可能较复杂，但它也提供了无与伦比的高分辨率和高信息量，帮助研究人员深入了解材料的微观结构和特性，对科学研究和技术发展起着至关重要的作用。

什么是质厚衬度(Mass Thickness Contrast)？  

质厚衬度在TEM中常用于形貌观察，尤其是非晶体样品观察的基础。

在TEM成像中，质厚衬度（Mass Thickness Contrast）指的是样品的厚度变化导致的电子束的强度变化。当电子束与样品交互作用时，入射电子会与样品中的原子核发生弹性散射，与核外电子发生非弹性散射。其中弹性散射是质厚衬度的基础，而非弹性散射引起的色差则是会使背景强度增高，图像衬度降低。如果样品比较厚，电子束在穿过样品时会与更多的原子核和电子相互作用，导致电子束被散射更多，从而在投影图像中显示为较暗的区域。相反，如果样品较薄，电子束与样品相互作用较少，电子束的强度相对较高，从而在图像中显示为较亮的区域。由此可见，TEM观察需要将TEM样品制备成薄试样。

 

什么是衍射衬度(Diffraction Contrast)？  

衍射衬度在TEM中常用于确认材料的晶体结构、晶格取向以及晶体缺陷等信息。

在TEM成像中，衍射衬度（Diffraction Contrast）指的是样品中的结晶或周期性结构对电子束的散射效应不同导致的电子束强度变化。入射电子束与多晶样品中不同取向的晶体发生相互作用时，会因为满足布拉格条件的程度不同，导致它们产生的衍射强度不同。利用透射束或某一衍射束成像，由此产生的衬度称为衍射衬度。利用透射束成像称为明场像（BF-TEM），利用衍射束成像称为暗场像（DF-TEM）。对于暗场像又可以分为一般暗场像与中心暗场像，前者是不偏转入射束，通过移动物镜光阑套住衍射束来成像，而后者是将物镜光阑固定于透射束位置中心，通过偏转入射束，使衍射束穿过居于中心位置的物镜光阑来成像。

（明场和中心暗场像成像原理图）

什么是相位衬度(Phase Contrast)？  

相位衬度成像是TEM实现高分辨成像的基础，它提供了一种有效的手段来观察和分析低对比度样品的微观结构，尤其是获得样品的晶体结构信息。

在TEM成像中，相位衬度（Phase Contrast）指的是利用透射束与一束或多束衍射束发生相位相干作用而得到晶格像和晶体结构像。前者是晶体中原子面的投影，而后者是晶体中原子或原子集团电势场的二维投影。衍射衬度像的分辨无法优于1.5nm（弱束暗场像的极限分辨率），而相位衬度像能提供小于1.5nm的细节。因此，这种图像称为高分辨像。值得注意的是，高分辨晶格像中的亮暗衬度反映的是晶体的周期性变化，而非是原子占位。

 

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        责任编辑：彭菁