透射电镜高分辨分析
透射电镜（TEM）高分辨分析的原理和应用
一、原理
- 电子束与样品相互作用TEM通过加速至80-300 keV的高能电子束穿透超薄样品（通常厚度<100 nm），电子与样品原子发生弹性散射，散射角度与材料密度、厚度及晶体结构相关，形成明暗对比的影像。
- 电磁透镜系统成像电子束经电磁透镜（如物镜、成像透镜等）聚焦放大，最终在荧光屏或CCD探测器上形成高分辨图像。其分辨率可达0.1-0.2 nm，远超光学显微镜的波长限制（约200 nm）。
- 短波长特性电子波长（如300 keV时约为0.0025 nm）显著短于可见光（~500 nm），使得TEM能够解析原子级结构，实现亚埃级成像。
- STEM模式扩展扫描透射电镜（STEM）通过聚焦电子束在样品表面扫描，探测器接收透射或散射电子，结合明/暗场像技术，可分析样品局部原子排列及成分分布。
二、应用
- 材料科学晶体缺陷与结构分析：观察位错、晶界、孪晶等微观缺陷，解析晶格排列及相变过程。纳米材料表征：分析纳米颗粒尺寸、形貌及表面涂层结构（如颗粒涂层的高分辨成像）。
- 半导体领域失效分析：检测晶体管、芯片等器件的界面缺陷、金属迁移及污染问题，辅助工艺优化。
- 生物与化学生物超微结构研究：观察细胞器、病毒颗粒及生物大分子（如蛋白质复合体）的亚显微结构。化学材料研究：分析催化剂活性位点、高分子材料结晶行为及复合材料界面特性。
三、技术优势
- 原子级分辨率：直接观测原子柱及晶格条纹，揭示材料本征特性。
- 多模态分析：结合能谱（EDS）或电子能量损失谱（EELS），实现成分与结构的同步解析。
通过上述原理与技术特点，TEM在微观尺度分析中成为材料、生物及电子工业等领域不可或缺的工具
