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扫描透射电子显微镜

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扫描透射电子显微镜相关的论坛

  • 关于透射电子显微镜的工作原理

    透射电子显微镜(TEM)是一种现代综合性大型分析仪器,在现代科学、技术的研究、开发工作中被广泛地使用。顾名思义,所谓电子显微镜是以电子束为照明光源的显微镜。由于电子束在外部磁场或电场的作用下可以发生弯曲,形成类似于可见光通过玻璃时的折射现象,所以我们就可以利用这一物理效应制造出电子束的“透镜”,从而开发出电子显微镜。而作为透射电子显微镜(TEM)其特点在于我们是利用透过样品的电子束来成像,这一点有别于扫描电子显微镜(Scanning Electron Microscope,SEM)。由于电子波的波长大大小于可见光的波长(100kV的电子波的波长为0.0037nm,而紫光的波长为400nm),根据光学理论,我们可以预期电子显微镜的分辨本领应大大优于光学显微镜。事实上,现代电子显微镜的分辨本领已经可达0.1nm。

  • 中国电子显微镜学会 举办的透射电子显微镜(TEM)短期课程计划感觉很好,有想一起去的不

    中国电子显微镜学会 举办的透射电子显微镜(TEM)短期课程计划感觉比较系统,我想去,不过他们说要报名凑够6人以上开班,我在这边分享下,看看大家有没有想一起去的。要是有想去的联系 李宁春老师(中国电子显微镜学会;电话:010-82671519)下面附上他们的通知Ⅰ. TEM基本课程:对象与目的:初学人员或希望从新学习者,经此课程学习透射电镜原理并达到可独立操作的基本要求。授课内容:⑴ 透射电子显微主讲结构与电子光学系统。⑵ 电子与薄晶体的相互作用——运动学成像理论。⑶ 原子分辨的高分辨像基本原理(动力学散射)。⑷ 扫描透射原理与EDS扫描分析。实验安排:⑴ TEM(FEI 200 kV场发射)基本操作方法(电镜的启动,样品的安装和更换,条件的设定及观察图像)。⑵ HR-TEM原子像的获得与相应电子衍射谱。⑶ STEM模式成像与扫描分析(一维线扫与二维面扫EDS谱与像的获得)。[/

  • 【原创大赛】透射电子显微镜-小析

    【原创大赛】透射电子显微镜-小析

    随着现代信息的不断发展,作为三大支柱产业之一的材料越发显得重要。而材料的结构分析是决定材料性能的关键因素。众所周知,光学显微镜及扫描电镜均只能观察物质表面的微观形貌,无法获得物质内部的信息。而透射电镜可以根据透射电子图象所获得的信息来了解试样内部的结构。鉴于此,现阶段透射电子显微镜(TEM)已经广泛应用在各个学科领域和技术部门,并且已经成为联系和沟通材料性能和内在结构的一个最重要的“桥梁”。1 TEM的概念 透射电子显微镜(TEM)是以波长极短高能电子作为照明源,利用电子透镜使电子与固体样品作用产生的弹性散射电子聚焦成像的一种高分辨率、高放大倍数显微分析仪器。图1为JEM-2100高分辨透射电子显微镜。http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2012/08/201208211425_385009_2105598_3.jpg图1 JEM-2100高分辨透射电子显微镜2 TEM的发展历程 1924年,德国科学家德布洛依(Brogliel.De)提出了微观粒子具有二象性的假设,后来这种假设得到了证实。1932年,德国学者诺尔(Knoll)和鲁卡斯(Ruska)获得了放大12~17倍的电子光学系统中的光阑的像,证明可用电子束和电磁透镜得到电子像,但是这一装置还不是真正的电子显微镜,因为它没有样品台。1932~1933年间,鲁卡斯等对以上装置进行了改进,做出了世界上第一台透射电子显微镜。1934年,电子显微镜的分辨率已达到500Å。1939年德国西门子公司造出了世界第一台商品透射电子显微镜,分辨率优于100Å。1947年,莱保尔发展了TEM的选区衍射模式,把电子显微像和电子衍射对应起来。1956年,赫什用衍射动力学法说明衍射衬度,在不锈钢和铝中观察到位错和层错。目前世界上生产透射电镜的主要是这三家电镜制造商:日本的日本电子(JEOL)和日立(Hitachi)以及美国的FEI。3 TEM的特点 TEM可以进行组织形貌与晶体结构同位分析;具有高的分辨率,可以达到1Å;能够在原子和分子尺度直接观察材料的内部结构;能方便地研究材料内部的相组成和分布以及晶体中的位错、层错、晶界和空位团等缺陷,是研究材料微观组织结构最有力的工具;能同时进行材料晶体结构的电子衍射分析,并能同时配置X线能谱、电子能损谱等测定微区成分仪器。目前,它已经是兼有分析微相、观察图像、测定成分、鉴定结构四个功能结合、对照分析的仪器。4 TEM的三个主要指标 TEM的三个主要指标如下: (1)加速电压(一般在80~3000千伏之间); (2)分辨率(一般点分辨率在2~3.5 Å之间); (3)放大倍数(一般在30~80万倍之间)。5 TEM的结构 TEM结构如图2所示。http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2012/08/201208211426_385010_2105598_3.jpg图2 TEM结构 照明系统主要由电子枪和聚光镜组成。电子枪是发射电子的照明光源。聚光镜是把电子枪发射出来的电子会聚而成的交叉点进一步会聚后照射到样品上。照明系统的作用就是提供一束亮度高、照明孔径角小、平行度好、束流稳定的照明源。 成像系统主要由物镜、中间镜和投影镜组成。物镜是用来形成第一幅高分辨率电子显微图像或电子衍射花样的透镜。透射电子显微镜分辨本领的高低主要取决于物镜。因为物镜的任何缺陷都被成像系统中其它透镜进一步放大。欲获得物镜的高分辨率,必须尽可能降低像差。通常采用强激磁,短焦距的物镜。物镜是一个强激磁短焦距的透镜,它的放大倍数较高,一般为100~300倍。目前,高质量的物镜其分辨率可达0.1nm左右。中间镜是一个弱激磁的长焦距变倍透镜,可在0-20倍范围调节。当M1时,用来进一步放大物镜的像;当M1时,用来缩小物镜的像。在电镜操作过程中,主要是利用中间镜的可变倍率来控制电镜的放大倍数。投影镜的作用是把经中间镜放大(或缩小)的像(电子衍射花样)进一步放大,并投影到荧光屏上,它和物镜一样,是一个短焦距的强磁透镜。投影镜的激磁电流是固定的。因为成像电子束进入投影镜时孔镜角很小(约10~3rad),因此它的景深和焦距都非常大。即使改变中间镜的放大倍数,使显微镜的总放大倍数有很大的变化,也不会影响图像的清晰度。有时,中间镜的像平面还会出现一定的位移,由于这个位移距离仍处于投影镜的景深范围之内,因此,在荧光屏上的图像仍旧是清晰的。 观察和记录装置包括荧光屏和照相机构,在荧光屏下面放置一下可以自动换片的照相暗盒。照相时只要把荧光屏竖起,电子束即可使照相底片曝光。由于透射电子显微镜的焦长很大,虽然荧光屏和底片之间有数十厘米的间距,仍能得到清晰的图像。6 TEM成像原理http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2012/08/201208211427_385011_2105598_3.jpg6.1高斯成像原理 如图3所示,电子枪产生的电子束经1~2级聚光镜会聚后均匀照射到试样上的某一待观察微小区域,入射电子与试样物质相互作用,由于试样很薄,绝大部分电子穿透试样,其强度分布与所观察试样区的形貌、组织、结构一一对应,透射出试样的电子经物镜、中间镜、投影镜的三级磁透镜放大投射到观察图形的荧光屏上,荧光屏把电子强度分布转变为人眼可见的光强分布,于是在荧光屏上显出与试样形貌、组织、结构相应的图像。即当一束发射角在透镜孔径角以内的入射电子穿过样品,并通过样品下方的物镜后,样品上的每个物点必然在透镜的像平面上有一一对应的像点。6.2阿贝成像原理 当平行入射束与晶体样品作用,除了形成透射束之外,还会产生各级衍射束,通过物镜的聚焦作用在其后焦面上形成衍射振幅的极大值,每个振幅极大值又视为次级光源互相干涉,再于透镜像平面上形成显微放大像。如图4所示。7 TEM的样品及其制备7.1 TEM样品的基本要求 TEM样品的基本要求包括以下: (1)形状尺寸:Φ3,薄区厚度﹤100nm; (2)不失真:无变形,无氧化,不晶化和相变等。7.2 TEM样品的种类和用途 TEM样品的种类和用途包括以下

  • 【求购】透射电子显微镜及光学显微镜

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  • 【讨论】透射电子显微镜操作心得

    众所周知,透射电子显微镜是高精密大型仪器,但是很少进入 版面月发帖排行 前十名的. 说明懂得的人还是较少,也说明大家都是人才啊. 操作仪器过程中有什么体会心得给大家共享一下,以促进这儿"少数的人才"共同进步!!!

  • 采购透射电子显微镜咨询

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  • 透射电子显微镜表征材料结构

    本次微课主要开展透射电子显微镜表征材料结构关于材料准备方面的经验分享,包含粉末样品、块体样品、磁性样品和敏感样品等类型样品的准备方法。

  • [求助]二手进口透射电子显微镜

    [求助]二手进口透射电子显微镜

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  • 透射电子显微镜的工作原理和在高分子材料研究中的应用

    如题,求助~~~~~~~~~哪位好心人知道透射电子显微镜的工作原理和在高分子材料研究中的应用方面的内容啊,,,现在我是一头雾水,没一点头绪,这是我们的作业!!!如果知道的话,热切地盼望大家告诉我,偶先谢过各位了!!!!!!!!

  • 【转帖】扫描电子显微镜的应用

    新设备简介扫描电子显微镜的应用扫描电子显微镜是一种多功能的仪器、具有很多优越的性能、是用途最为广泛的一种仪器.它可以进行如下基本分析:(1)三维形貌的观察和分析;(2)在观察形貌的同时,进行微区的成分分析。①观察纳米材料,所谓纳米材料就是指组成材料的颗粒或微晶尺寸在0.1-100nm范围内,在保持表面洁净的条件下加压成型而得到的固体材料。纳米材料具有许多与晶体、非晶态不同的、独特的物理化学性质。纳米材料有着广阔的发展前景,将成为未来材料研究的重点方向。扫描电子显微镜的一个重要特点就是具有很高的分辨率。现已广泛用于观察纳米材料。②进口材料断口的分析:扫描电子显微镜的另一个重要特点是景深大,图象富立体感。扫描电子显微镜的焦深比透射电子显微镜大10倍,比光学显微镜大几百倍。由于图象景深大,故所得扫描电子象富有立体感,具有三维形态,能够提供比其他显微镜多得多的信息,这个特点对使用者很有价值。扫描电子显微镜所显示饿断口形貌从深层次,高景深的角度呈现材料断裂的本质,在教学、科研和生产中,有不可替代的作用,在材料断裂原因的分析、事故原因的分析已经工艺合理性的判定等方面是一个强有力的手段。③直接观察大试样的原始表面,它能够直接观察直径100mm,高50mm,或更大尺寸的试样,对试样的形状没有任何限制,粗糙表面也能观察,这便免除了制备样品的麻烦,而且能真实观察试样本身物质成分不同的衬度(背反射电子象)。④观察厚试样,其在观察厚试样时,能得到高的分辨率和最真实的形貌。扫描电子显微的分辨率介于光学显微镜和透射电子显微镜之间,但在对厚块试样的观察进行比较时,因为在透射电子显微镜中还要采用复膜方法,而复膜的分辨率通常只能达到10nm,且观察的不是试样本身。因此,用扫描电子显微镜观察厚块试样更有利,更能得到真实的试样表面资料。⑤观察试样的各个区域的细节。试样在样品室中可动的范围非常大,其他方式显微镜的工作距离通常只有2-3cm,故实际上只许可试样在两度空间内运动,但在扫描电子显微镜中则不同。由于工作距离大(可大于20mm)。焦深大(比透射电子显微镜大10倍)。样品室的空间也大。因此,可以让试样在三度空间内有6个自由度运动(即三度空间平移、三度空间旋转)。且可动范围大,这对观察不规则形状试样的各个区域带来极大的方便。⑥在大视场、低放大倍数下观察样品,用扫描电子显微镜观察试样的视场大。在扫描电子显微镜中,能同时观察试样的视场范围F由下式来确定:F=L/M式中 F——视场范围;M——观察时的放大倍数;L——显象管的荧光屏尺寸。 若扫描电镜采用30cm(12英寸)的显象管,放大倍数15倍时,其视场范围可达20mm,大视场、低倍数观察样品的形貌对有些领域是很必要的,如刑事侦察和考古。⑦进行从高倍到低倍的连续观察,放大倍数的可变范围很宽,且不用经常对焦。扫描电子显微镜的放大倍数范围很宽(从5到20万倍连续可调),且一次聚焦好后即可从高倍到低倍、从低倍到高倍连续观察,不用重新聚焦,这对进行事故分析特别方便。⑧观察生物试样。因电子照射而发生试样的损伤和污染程度很小。同其他方式的电子显微镜比较,因为观察时所用的电子探针电流小(一般约为10-10 -10-12A)电子探针的束斑尺寸小(通常是5nm到几十纳米),电子探针的能量也比较小(加速电压可以小到2kV)。而且不是固定一点照射试样,而是以光栅状扫描方式照射试样。因此,由于电子照射面发生试样的损伤和污染程度很小,这一点对观察一些生物试样特别重要。⑨进行动态观察。在扫描电子显微镜中,成象的信息主要是电子信息,根据近代的电子工业技术水平,即使高速变化的电子信息,也能毫不困难的及时接收、处理和储存,故可进行一些动态过程的观察,如果在样品室内装有加热、冷却、弯曲、拉伸和离子刻蚀等附件,则可以通过电视装置,观察相变、断烈等动态的变化过程。⑩从试样表面形貌获得多方面资料,在扫描电子显微镜中,不仅可以利用入射电子和试样相互作用产生各种信息来成象,而且可以通过信号处理方法,获得多种图象的特殊显示方法,还可以从试样的表面形貌获得多方面资料。因为扫描电子象不是同时记录的,它是分解为近百万个逐次依此记录构成的。因而使得扫描电子显微镜除了观察表面形貌外还能进行成分和元素的分析,以及通过电子通道花样进行结晶学分析,选区尺寸可以从10μm到3μm。由于扫描电子显微镜具有上述特点和功能,所以越来越受到科研人员的重视,用途日益广泛。现在扫描电子显微镜已广泛用于材料科学(金属材料、非金属材料、钠米材料)、冶金、生物学、医学、半导体材料与器件、地质勘探、病虫害的防治、灾害(火灾、失效分析)鉴定、刑事侦察、宝石鉴定、工业生产中的产品质量鉴定及生产工艺控制等。[img]http://www.instrument.com.cn/bbs/images/affix.gif[/img][url=http://www.instrument.com.cn/bbs/download.asp?ID=79549]扫描电子显微镜的应用[/url]

  • 【分享】透射电子显微镜结构和成像原理

    【分享】透射电子显微镜结构和成像原理

    透射电子显微镜结构包括两大部分:主体部分为照明系统、成像系统和观察照相室;辅助部分为真空系统和电气系统。1、照明系统 该系统分成两部分:电子枪和会聚镜。电子枪由灯丝(阴极)、栅级和阳极组成。加热灯丝发射电子束。在阳极加电压,电子加速。阳极与阴极间的电位差为总的加速电压。经加速而具有能量的电子从阳极板的孔中射出。射出的电子束能量与加速电压有关,栅极起控制电子束形状的作用。电子束有一定的发散角,经会聚镜调节后,可望得到发散角,很小甚至为0的平行电子束。电子束的电流密度(束流)可通过调节会聚镜的电流来调节。样品上需要照明的区域大小与放大倍数有关.放大倍数愈高,照明区域愈小,相应地要求以更细的电子束照明样品.由电子枪直接发射出的电子束的束斑尺寸较大,相干性也较差。为了更有效地利用这些电子,获得亮度高、相干性好的照明电子束以满足透射电镜在不同放大倍数下的需要,由电子枪子枪发射出来的电子束还需要进一步会聚,提供束斑尺寸不同、近似平行的照明束.这个任务通常由两个被叫做聚光镜的电磁透镜完成.图中C1和C2分别表示第一聚光镜和第二聚光镜.C1通常保持不变,其作用是将电子枪的交叉点成一缩小的像,使其尺寸缩小一个数量级以上.此外,在照明系统中还安装有束倾斜装置,可以很方便地使电子束在2°~3°的范围内倾斜,以便以某些特定的倾斜角度照明样品。[img]http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2010/03/201003241439_207991_1601358_3.jpg[/img]

  • 【分享】中科院金属所透射电子显微镜采购结果揭晓,FEI拿下超级大单

    中国科学院金属研究所球差校正透射电子显微镜采购项目评标结果公示  采购人:中国科学院金属研究所  委托招标单位:东方国际招标有限责任公司  采购项目名称:中国科学院金属研究所球差校正透射电子显微镜采购项目  招标编号:OITC-G11031035  定标日期:2011年3月16日  招标公告日期:2011年2月18日  第一包  中标单位: FEI香港有限公司  中标单位地址: 北京建国门内大街7号光华长安大厦1座1709室  中标金额: 2700000欧元  评标专家名单:孟祥敏、朱衍勇、王波、姚青芳、马秀良  本项目联系人:王军详见http://www.instrument.com.cn/news/20110317/057962.shtml

  • 电子显微镜的现状与展望(ZT)

    摘要: 本文扼要介绍了电子显微镜的现状与展望。透射电子显微镜方面主要有:高分辨电子显微学及原子像的观察,像差校正电子显微镜,原子尺度电子全息学,表面的高分辨电子显微正面成像,超高压电子显微镜,中等电压电镜,120kV,100kV分析电镜,场发射枪扫描透射电镜及能量选择电镜等,透射电镜将又一次面临新的重大突破;扫描电子显微镜方面主要有:分析扫描电镜和X射线能谱仪、X射线波谱仪和电子探针仪、场发射枪扫描电镜和低压扫描电镜、超大试样室扫描电镜、环境扫描电镜、扫描电声显微镜、测长/缺陷检测扫描电镜、晶体学取向成像扫描电子显微术和计算机控制扫描电镜等。扫描电镜的分辨本领可望达到0.2—0.3nm并观察到原子像。 关键词 透射电子显微镜 扫描电子显微镜 仪器制造与发展 中图法分类号 TN16 O766.1 Q336    电子显微镜(简称电镜,EM)经过五十多年的发展已成为现代科学技术中不可缺少的重要工具。我国的电子显微学也有了长足的进展[1]。电子显微镜的创制者鲁斯卡(E.Ruska)教授因而获得了1986年诺贝尔奖的物理奖[2]。   电子与物质相互作用会产生透射电子,弹性散射电子,能量损失电子,二次电子,背反射电子,吸收电子,X射线,俄歇电子,阴极发光和电动力等等。电子显微镜就是利用这些信息来对试样进行形貌观察、成分分析和结构测定的。电子显微镜有很多类型,主要有透射电子显微镜(简称透射电镜,TEM)和扫描电子显微镜(简称扫描电镜,SEM)两大类。扫描透射电子显微镜(简称扫描透射电镜,STEM)则兼有两者的性能。为了进一步表征仪器的特点,有以加速电压区分的,如:超高压(1MV)和中等电压(200—500kV)透射电镜、低电压(~1kV)扫描电镜;有以电子枪类型区分的,如场发射枪电镜;有以用途区分的,如高分辨电镜,分析电镜、能量选择电镜、生物电镜、环境电镜、原位电镜、测长CD-扫描电镜;有以激发的信息命名的,如电子探针X射线微区分析仪(简称电子探针,EPMA)等。 半个多世纪以来电子显微学的奋斗目标主要是力求观察更微小的物体结构、更细小的实体、甚至单个原子,并获得有关试样的更多的信息,如标征非晶和微晶,成分分布,晶粒形状和尺寸,晶体的相、晶体的取向、晶界和晶体缺陷等特征,以便对材料的显微结构进行综合分析及标征研究[3]。近来,电子显微镜(电子显微学),包括扫描隧道显微镜等,又有了长足的发展。本文仅讨论使用广泛的透射电镜和扫描电镜,并就上列几个方面作一简要介绍。部分透射电镜和扫描电镜的主要性能可参阅文献[1]。 透射电子显微镜 1、高分辨电子显微学及原子像的观察 材料的宏观性能往往与其本身的成分、结构以及晶体缺陷中原子的位置等密切相关。观察试样中单个原子像是科学界长期追求的目标。一个原子的直径约为1千万分之2—3mm。因此,要分辨出每个原子的位置需要0.1nm左右的分辨本领,并把它放大约1千万倍。70年代初形成的高分辨电子显微学(HREM)是在原子尺度上直接观察分析物质微观结构的学科。计算机图像处理的引入使其进一步向超高分辨率和定量化方向发展,同时也开辟了一些崭新的应用领域。例如,英国医学研究委员会分子生物实验室的A.Klug博士等发展了一套重构物体三维结构的高分辨图像处理技术,为分子生物学开拓了一个崭新的领域。因而获得了1982年诺贝尔奖的化学奖,以表彰他在发展晶体电子显微学及核酸—蛋白质复合体的晶体学结构方面的卓越贡献[4]。 用HREM使单个原子成像的一个严重困难是信号/噪声比太小。电子经过试样后,对成像有贡献的弹性散射电子(不损失能量、只改变运动方向)所占的百分比太低,而非弹性散射电子(既损失能量又改变运动方向)不相干,对成像无贡献且形成亮的背底(亮场),因而非周期结构试样中的单个原子像的反差极小。在档去了未散射的直透电子的暗场像中,由于提高了反差,才能观察到其中的重原子,例如铀和钍—BTCA中的铀(Z=92)和钍(Z=90)原子[5]。对于晶体试样,原子阵列会加强成像信息。采用超高压电子显微镜和中等加速电压的高亮度、高相干度的场发射电子枪透射电镜在特定的离焦条件(Scherzer欠焦)下拍摄的薄晶体高分辨像可以获得直接与晶体原子结构相对应的结构像。再用图像处理技术,例如电子晶体学处理方法,已能从一张200kV的JEM-2010F场发射电镜(点分辨本领0.194nm)拍摄的分辨率约0.2nm的照片上获取超高分辨率结构信息,成功地测定出分辨率约0.1nm的晶体结构[6]。 2.像差校正电子显微镜 电子显微镜的分辨本领由于受到电子透镜球差的限制,人们力图像光学透镜那样来减少或消除球差。但是,早在1936年Scherzer就指出,对于常用的无空间电荷且不随时间变化的旋转对称电子透镜,球差恒为正值。在40年代由于兼顾电子物镜的衍射和球差,电子显微镜的理论分辨本领约为0.5nm。校正电子透镜的主要像差是人们长期追求的目标。经过50多年的努力,1990年Rose提出用六极校正器校正透镜像差得到无像差电子光学系统的方法。最近在CM200ST场发射枪200kV透射电镜上增加了这种六极校正器,研制成世界上第一台像差校正电子显微镜。电镜的高度仅提高了24cm,而并不影响其它性能。分辨本领由0.24nm提高到0.14nm[7]。在这台像差校正电子显微镜上球差系数减少至0.05mm(50μm)时拍摄到了GaAs〈110〉取向的哑铃状结构像,点间距为0.14nm[8]。 3、原子尺度电子全息学 Gabor在1948年当时难以校正电子透镜球差的情况下提出了电子全息的基本原理和方法。论证了如果用电子束制作全息图,记录电子波的振幅和位相,然后用光波进行重现,只要光线光学的像差精确地与电子光学的像差相匹配,就能得到无像差的、分辨率更高的像。由于那时没有相干性很好的电子源,电子全息术的发展相当缓慢。后来,这种光波全息思想应用到激光领域,获得了极大的成功。Gabor也因此而获得了诺贝尔物理奖。随着Mollenstedt静电双棱镜的发明以及点状灯丝,特别是场发射电子枪的发展,电子全息的理论和实验研究也有了很大的进展,在电磁场测量和高分辨电子显微像的重构等方面取得了丰硕的成果[9]。Lichte等用电子全息术在CM30 FEG/ST型电子显微镜(球差系数Cs=1.2mm)上以1k×1k的慢扫描CCD相机,获得了0.13nm的分辨本领。目前,使用刚刚安装好的CM30 FEG/UT型电子显微镜(球差系数Cs=0.65mm)和2k×2k的CCD相机,已达到0.1nm的信息极限分辨本领[10,11]。

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