电子显微镜是使用电子来展示物件的内部或表面的显微镜。高速的电子的波长比可见光的波长短(波粒二象性),而显微镜的分辨率受其使用的波长的限制,因此电子显微镜的理论分辨率(约0.1纳米)远高于光学显微镜的分辨率(约200纳米)。
透射电子显微镜(Transmission electron microscope,缩写TEM),简称透射电镜 ,是把经加速和聚集的电子束投射到非常薄的样品上,电子与样品中的原子碰撞而改变方向,从而产生立体角散射。散射角的大小与样品的密度、厚度相关,因此可以形成明暗不同的影像,影像将在放大、聚焦后在成像器件(如荧光屏、胶片、以及感光耦合组件)上显示出来。
现代的TEM经常装备有允许操作人员将样品倾斜一定角度的夹具,以获得特定的衍射条件,而光圈也放在样品的上方以允许用户选择能够以合适的角度进入样品的电子束。这种成像方式可以用来研究晶体的晶格缺陷。通过认真的选择样品的方向,不仅能够确定晶体缺陷的位置,也能确定缺陷的类型。如果样品某一特定的晶平面仅比强的衍射角小一点点,任何晶平面缺陷将会产生非常强的对比度变化。然而原子的位错缺陷不会改变布拉格散射角,因此也就不会产生很强的对比度。电子束的扫描是根据放大倍数和采集像素大小而进行了马赛克的像素化,只要束斑缩小到和单点像素匹配就可以,束斑与束斑之间不会出现太多的重叠而导致分辨率下降。只有束斑与单点像素匹配后,再缩小束斑已经没有意义,不会带来分辨率的提升,相反会引起信息的缺失。由此我们可以得到新的结论,虽然束斑越小理论分辨率越高,但是对于实际拍摄来说,像素和束斑越匹配才是效果越好。分辨率是扫描电镜基本的性能判断指标,首先我们要弄清扫描电镜分辨率的一些细节问题。
通常有关分辨率的问题,都会遵循瑞利判据。即一个光点按照衍射理论会是一个衍射斑,两个光点逐步靠近时,对应的衍射斑也从分离趋于重合。当两个衍射斑的半高宽重叠,则认为不可区分了。此时两个衍射斑之间的距离即为分辨率,。
但一般单帧图像的仪器才完全符合此规律,比如TEM、光学显微镜等。扫描电镜的分辨率以瑞利判据为基础,但也却略有不同。扫描电镜是属于电子束移动型的,并不完全适用半高宽重合的概念。
扫描电镜的分辨率分为理论分辨率、验收分辨率,和一般测试过程中能达到的分辨率。
以上信息由专业从事透射电镜EDS检测技术服务的科锐诺于2024/5/8 10:16:22发布
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