透射电镜的样品种类
透射电镜(TEM)的样品类型多样,涵盖了粉末试样、薄膜试样、表面复型和萃取复型等多种形式。粉末试样主要用于粉末材料的形貌观察、颗粒度测定及结构与成分分析等。
薄膜试样则侧重于研究样品内部的组织、结构、成分、位错组态和密度、相取向关系等。
表面复型和萃取复型主要用于金相组织观察、断口形貌、形变条纹、第二相形态、分布和结构等方面的分析。
透射电镜工作原理
透射电子显微镜(TEM)是一种高分辨率的显微镜技术,其工作原理是将经过加速和聚集的电子束投射到非常薄的样品上。
当电子束与样品中的原子发生碰撞时,电子会改变方向,从而产生立体角散射。散射角的大小与样品的密度、厚度密切相关,因此可以形成明暗不同的影像。
TEM 的分辨率通常在 0.1~0.2nm 之间,放大倍数可达几万至百万倍,能够观察到小于 0.2 微米的超微结构,这些结构在光学显微镜下是无法看清的,因此也被称为“亚显微结构”。
与光学显微镜相比,TEM 的成像原理虽然有相似之处,但也存在显著的不同点。光学显微镜使用可见光作为照明束,而 TEM 则以电子作为照明束。
在聚焦成像方面,光学显微镜采用玻璃透镜,而 TEM 则使用磁透镜。电子波长极短,且与物质的相互作用遵循布拉格方程(λ=2dsinθ),会产生衍射现象。正是由于这些特性,TEM 具备了高分辨率,并且具有结构分析的功能,能够为材料科学、生物学、物理学等领域的研究提供强大的技术支持。
FIB 制样原理及优势
聚焦离子束(FIB)制样技术是一种先进的样品制备方法,其原理是利用电透镜将离子源产生的离子束经过离子枪加速后聚焦,作用于样品表面,实现样品材料的铣削、沉积、注入和成像等功能。
大多数 FIB 设备使用镓(Ga)作为离子源,也有一些设备具备氦(He)和氖(Ne)离子源。将扫描电子显微镜(SEM)与 FIB 集成为一个系统,可以充分发挥两者的优点。在加工过程中,可以利用电子束实时监控样品的加工进度,从而更好地控制加工精度,使其成为纳米级分析和制造的主要方法之一。
FIB 制样技术具有诸多优势。首先,它能够实现高精度的样品加工,加工精度可达纳米级别,这对于制备高质量的透射电镜样品至关重要。
其次,FIB 制样过程可以在同一设备中完成铣削、沉积等多种操作,大大提高了样品制备的效率。
此外,通过与 SEM 的结合,FIB 制样技术可以在加工过程中实时观察样品的形貌和结构变化,及时调整加工参数,确保样品的质量。这种实时监控功能不仅提高了样品制备的成功率,还减少了样品制备过程中的误差和浪费。