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透射电镜TEM知识分享
发表时间:2019-10-28     阅读次数:     字体:【

透射电镜TEM知识分享

Nobel Science Labs

微信号 test_Tsinghua

功能介绍 “诺贝尔-赛思实验室”,依托清华大学无锡应用技术研究院半导体研测中心建设,由诺贝尔物理学奖得主中村修二教授担任首席科学家;企业主体为无锡英诺赛思科技有限公司,旨在开展新材料、新能源以及半导体领域的技术研发、检测分析以及技术服务。

透射电镜

一、透射电镜成像原理

具有一定能量的离子、电子和光子束与物质相互作用时,可产生各种不同的信息,收集分析这些信息,就可以了解被作用物质的特性。如果能将这种“三子”聚焦成微细束斑,则可进行物质的微区分析工作。

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电子在磁场中运动时收到洛伦兹力的作用会发生偏转。只要设计出合理的磁场强度和分布-------磁透镜,电子通过磁透镜就会发生聚焦。因此,磁透镜对电子束来说,也具有像玻璃透镜对可见光一样的参量--------焦点、焦距、焦面。

二、透射电镜成像模式

1.透射模式下:

质厚衬度像:质量和厚度不同

衍射衬度像:满足布拉格衍射条件的衬度不同

相位衬度像(高分辨像):透射束和衍射束相互干涉,形成一种反应晶体点阵周期性的条纹像和结构像

电子衍射花样:晶体结构分析

2.扫描透射模式:

明场像(BF)、暗场像(DF)、高角环形暗场像(HAADF)

3.能量过滤模式:

以特征损失峰成像

三、电子显微镜分辨率

可以分辨的两点的最短距离称为显微镜的分辨率。人眼的分辨率为0.5mm。显微镜的分辨率取决于光的波长,光学玻璃透镜孔径角一般为70-75°,分辨率可以达到照明光波长的1/2。可见光的波长范围为3900-7600A,所以光学显微镜的分辨率低于2000A。而电子的波长很短,电子显微镜的孔径半角很小,大约在10-2-10-3弧度左右。所以电子显微镜分辨率比光学显微镜高1000倍左右。

四、影响电镜分辨率的主要因素

1.电子能量分布-电子枪电系统和电子枪特性

2.系统真空度

3.透射特性-供电系统和透镜特性

4.环境-温度、磁场和震动

五、透射电镜结构

1.供电系统

2.电子光路系统

3.真空系统

4.成像及分析系统

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六、透射电镜制样要求

1.纳米粉末制样:

方法:颗粒小于铜网的孔,先制备对电子束透明的支持膜 将支持膜放在铜网上,再把粉末放在膜上,进样分析;

过程:

a.用超声波分散器将需要观察的粉末在分散介质中分散成悬浮液

b.用滴管滴几滴在支持膜上,待其干燥或用滤纸吸干,完成。

2.微米粉末样品通过研磨转为纳米颗粒,如催化剂

3.块状制样:

a,超薄切片:用于生物组织、高分子和无机粉体材料,颜色区分:紫色80-150nm;金色:70-90nm;银色:50-70nm;灰色:40-50nm;暗灰色:小于40nm。

b,离子轰击剪薄法:用于矿物、陶瓷、半导体及多相合金。先定向切割成薄片,经机械剪薄抛光剪薄成60-40um的薄膜,把薄膜钻取或切取成2.5-3mm的小片,最后用离子轰击剪薄装置进行离子轰击和离子抛光。

c,电解抛光剪薄:适用于金属与合金。

d,聚焦离子束:IC芯片、纳米材料、颗粒或表面改性后的包覆颗粒,纤维状试样,含有界面的试样或纳米多层膜

e,复型技术:把断口截面复制出来

4.特殊制样

a,EBSD制样:表面无应力、无氧化层、无连续的腐蚀坑、表面起伏不能过大、表面清洁 无污染。切割-镶嵌-研磨-机械抛光/电解抛光/化学侵蚀/特殊方法。

b,氩离子抛光:无污染、无划痕、试样损伤小、机械变形 小适合EBSD分析;适用于难抛光的软材料:Cu、Al、Au、焊料及聚合物;用于难加工的硬材料:陶瓷、玻璃;软、硬组合的多层材料-断面制备;抛光区域几百mm,远大于FIB抛光区域;操作容易、成本低,不使用水和化学试剂,环保。

七、球差色差校正透射电镜

JEOL JEM-ARM300F透射电子显微镜超过了原子分辨率界限,适用于任何商用TEM。设计用于满足最先进的材料开发要求,逐个原子表征和化学映射,Grand ARM,在300kV时具有55pm分辨率,在JEOL系列原子分辨率显微镜中提供最高水平的性能。

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