tem成像系統(tǒng)有哪幾部分組成

TEM的成像原理涉及許多物理和光學概念，涵蓋了電子束的產(chǎn)生、聚焦、樣品相互作用以及圖像形成等多個方面，從而造成TEM像的解釋很復雜。更具體的原因有以下幾點：

1.復雜的物理過程

TEM中涉及的物理過程包括電子源產(chǎn)生、透射、衍射、散射、吸收等多個過程，這些過程相互作用并共同影響圖像的形成。

2.高級光學

TEM使用高能電子束來成像，這與傳統(tǒng)的光學顯微鏡有很大的差異。電子在樣品中的相互作用更復雜，需要理解電子的波動性和相對論效應等高級物理概念。

3.多種襯度

TEM的成像原理涉及多種襯度，如質厚襯度、衍射襯度、相位襯度等，每種襯度都有其特定的影響機制和解釋方式。

4.分析復雜性

TEM圖像通常需要配合其他分析技術和樣品制備方法來解釋，這使得理解圖像所傳遞的信息更具挑戰(zhàn)性。

雖然TEM像的解釋可能較復雜，但它也提供了無與倫比的高分辨率和高信息量，幫助研究人員深入了解材料的微觀結構和特性，對科學研究和技術發(fā)展起著至關重要的作用。

什么是質厚襯度(Mass Thickness Contrast)？

質厚襯度在TEM中常用于形貌觀察，尤其是非晶體樣品觀察的基礎。

在TEM成像中，質厚襯度（Mass Thickness Contrast）指的是樣品的厚度變化導致的電子束的強度變化。當電子束與樣品交互作用時，入射電子會與樣品中的原子核發(fā)生彈性散射，與核外電子發(fā)生非彈性散射。其中彈性散射是質厚襯度的基礎，而非彈性散射引起的色差則是會使背景強度增高，圖像襯度降低。如果樣品比較厚，電子束在穿過樣品時會與更多的原子核和電子相互作用，導致電子束被散射更多，從而在投影圖像中顯示為較暗的區(qū)域。相反，如果樣品較薄，電子束與樣品相互作用較少，電子束的強度相對較高，從而在圖像中顯示為較亮的區(qū)域。由此可見，TEM觀察需要將TEM樣品制備成薄試樣。

什么是衍射襯度(DiffractionContrast)？

衍射襯度在TEM中常用于確認材料的晶體結構、晶格取向以及晶體缺陷等信息。

在TEM成像中，衍射襯度（Diffraction Contrast）指的是樣品中的結晶或周期性結構對電子束的散射效應不同導致的電子束強度變化。入射電子束與多晶樣品中不同取向的晶體發(fā)生相互作用時，會因為滿足布拉格條件的程度不同，導致它們產(chǎn)生的衍射強度不同。利用透射束或某一衍射束成像，由此產(chǎn)生的襯度稱為衍射襯度。利用透射束成像稱為明場像（BF-TEM），利用衍射束成像稱為暗場像（DF-TEM）。對于暗場像又可以分為一般暗場像與中心暗場像，前者是不偏轉入射束，通過移動物鏡光闌套住衍射束來成像，而后者是將物鏡光闌固定于透射束位置中心，通過偏轉入射束，使衍射束穿過居于中心位置的物鏡光闌來成像。

（明場和中心暗場像成像原理圖）

什么是相位襯度(PhaseContrast)？

相位襯度成像是TEM實現(xiàn)高分辨成像的基礎，它提供了一種有效的手段來觀察和分析低對比度樣品的微觀結構，尤其是獲得樣品的晶體結構信息。

在TEM成像中，相位襯度（Phase Contrast）指的是利用透射束與一束或多束衍射束發(fā)生相位相干作用而得到晶格像和晶體結構像。前者是晶體中原子面的投影，而后者是晶體中原子或原子集團電勢場的二維投影。衍射襯度像的分辨無法優(yōu)于1.5nm（弱束暗場像的極限分辨率），而相位襯度像能提供小于1.5nm的細節(jié)。因此，這種圖像稱為高分辨像。值得注意的是，高分辨晶格像中的亮暗襯度反映的是晶體的周期性變化，而非是原子占位。

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責任編輯：彭菁