球差电镜和透射电镜的区别

2023-09-22
铄思百检测

球差电镜和透射电镜的区别?经常有同学测试的时候,会问到这个问题,今天铄思百检测小编带大家详细了解一下。

透射电子显微镜是指可以看清分辨率达到纳米级的物体精细结构观测仪器,而球差透射电镜的球差是像差的一种,是影响TEM分辨率的主要原因之一。相比TEM透射电镜,由于球差电镜有效削减了像差所以分辨率得到显著提高,分辨率的提高意味着能够对材料进行更精细更准确的结构表征。

TEM中包含多个磁透镜:聚光镜、物镜、中间镜和投影镜等。球差是由于磁镜的构造不完美造成的,那么这些磁镜组都会产生球差。当我们矫正不同的磁透镜就有了不同种类的ACTEM。

当我们使用STEM模式时,聚光镜会聚电子束扫描样品成像,此时聚光镜球差是影响分辨率的主要原因。因此,以做STEM为主的TEM,球差校正装置会安装在聚光镜位置,即为AC-STEM。

而当我们使用image模式时,影响成像分辨率的主要是物镜的球差,此种校正器安装在物镜位置的即为AC-TEM。当然也有在一台TEM上安装两个校正器的,就是所谓的双球差校正TEM。

此外,由于校正器有电压限制,因此不同的型号的ACTEM有其对应的加速电压,如FEI TITAN 80-300 就是在80-300 kV电压下运行,也有专门为低电压配置的低压ACTEM。


球差电镜和透射电镜的区别?

球差透射电镜有TEM和STEM两种成像模式,在TEM模式中更多地用于形貌的观察,STEM模式常用于原子构象以及进行EDS,EELS成分线扫和mapping的测试,进行元素分析。由于球差校正透射电子显微镜不仅具有亚埃级的空间分辨率,而且兼具多种实验功能,因此可以在原子尺度内同时研究材料的晶体结构和对应的电子结构特征,从而理解样品的微观晶体结构与性能之间的关联,是研究材料构效关系的一种非常有效的手段,因而其在物理学、材料学和化学等学科领域具有非常广泛的应用。

虽然现在ACTEM和ACSTEM正在“大众化”,但是并非一定要用这么高大上的装备。如果你想观察你的样品的原子级结构并希望知道原子的元素种类(例如纳米晶体催化剂等),ACSTEM将会是比较好的选择。如果你想观察样品的形貌和电子衍射图案或者样品在TEM中的原位反应,那么物镜校正的ACTEM将会是更好的选择。


球差透射电镜 和普通透射电镜,有何特点和优势?

(1)分辨率:Scherzer Resolution, d=0.65Cs1/4 λ 3/4,目前最高分辨率可达0.06 nm,比普通高分辨高了一个数量级。

(2)原理:球差电镜安装了物镜矫正器或者聚光镜矫正器,消除了一些透镜系统中存在的球面像差,将透射电镜的分辨率提高到了亚埃级(0.06nm)



球差电镜可以在两种模式下工作,分别是“TEM模式”和“STEM模式”,在TEM下更多是观察形貌,在STEM模式下,可以做EDS和EELS成分线扫和mapping。

(1)TEM模式低倍形貌像、高分辨像、衍射、会聚束衍射、纳米束衍射,EFTEM(配GIF系统),高分辨图像透射束和衍射束的相干像,衬度与焦聚有关,如果要解析原子结构像,样品要求较薄,现在用户使用不多。但如果想做原位电子显微学研究,一般都在此模式下进行。收集图像的设备是CCD。

(2)STEM模式该模式下,可以使用各种明场和暗场探头收集各种图像。收集图像种类有HADDFLADDFBFABF(JEOL),它有优势得到的是原子结构像,像的衬度与原子序数有关,用户处理数据简单。EDS和EELS线扫描和面扫描都需要在此模式下进行。

EELS :EELS能够测试的元素:能量分辨率0.7ev,理论上Li之后可以测。C、N、O、F、Mn、Fe、Ni、Cu等这些元素多些,但有些元素在高能区,不好测。

STEM HAADF像、EDX与EELS像

(3)HRTEM(高分辨像)用来观测晶体内部结构、原子排布以及位错、孪晶等精细结构。高分辨像是相位衬度像,是所有参加成像的衍射束与透射束因相位差而形成的干涉图像。

(4)Mapping(EDS/EDX)用于获得合金、纳米管、壳体材料等的元素分布,进而辅助物相鉴定或结构分析等。

(5)会聚束电子衍射花样(CBED)入射电子以非平行光入射样品并发生衍射时,物镜后焦面上的透射斑和衍射斑均扩展为圆盘,而圆内的各种衬度花样将反应样品晶体结构的三维信息。会聚束主要应用于晶体对称性、晶体点阵参数、薄晶片厚度、晶体和准晶体中位错矢量的测量及材料应变场研究。


(6)选区电子衍射花样(SAED)

用于晶体结构分析,晶格参数测定,辅助物相鉴定等。