在材料科学、生物学、纳米技术等众多领域，透射电子显微镜（Transmission Electron Microscope，简称TEM）已成为不可或缺的表征工具。它以远超光学显微镜的分辨率，为我们打开了通往微观世界的大门，使我们能够洞悉物质的精细结构，乃至单个原子的排列。
介绍
TEM是一种利用高能电子束穿透样品，并根据电子与样品原子相互作用产生的信号来成像的显微技术。其基本原理类似于光学显微镜，但TEM使用电子束代替可见光，使用电磁透镜代替光学透镜。
TEM的核心部件包括：
- 电子枪：产生高速电子束，通常使用热发射或场发射电子枪。
- 电磁透镜：用于会聚和放大电子束，类似于光学显微镜中的透镜。
- 样品台：用于放置超薄样品。
- 成像系统：将穿透样品的电子信号转换为可见图像，通常包括荧光屏、CCD相机等。
- 真空系统：TEM内部需要保持高真空状态，以避免电子束与空气分子碰撞，并减少样品污染。
TEM有多种成像模式，常用的包括：
- 明场像（Bright-Field Image）：样品中散射能力强的区域（例如重原子、晶体缺陷等）吸收或散射更多的电子，在图像中呈现暗衬度；散射能力弱的区域透过的电子多，呈现亮衬度。
- 暗场像（Dark-Field Image）：与明场像相反，只收集被样品散射的电子成像，散射能力强的区域呈亮像。
- 高分辨像（High-Resolution Image）：在合适的条件下，可以获得晶格像甚至原子像，直接观察到晶体的周期性结构或单个原子。
- 选区电子衍射（SAED）：利用电子束的衍射效应，获得样品的晶体结构信息，例如晶面间距、晶体取向等。 可以用来鉴定物相, 分析晶体缺陷.
领域
- 材料科学：
- 显微结构观察：观察金属、陶瓷、半导体、高分子等材料的晶粒、晶界、相界面、位错、层错等显微结构。
- 晶体结构分析：通过选区电子衍射（SAED）确定材料的晶体结构、晶系、点阵类型等。
- 材料失效分析：分析材料断裂、腐蚀、磨损等失效过程的微观机制，为材料的改进和应用提供依据。
- 纳米科技：
- 形貌观察：观察纳米颗粒、纳米线、纳米管、纳米薄膜等纳米材料的形状、尺寸和分布。
- 结构表征：分析纳米材料的晶体结构、缺陷、表面和界面结构。
- 成分分析：结合能谱仪（EDS）或电子能量损失谱仪（EELS），可以对纳米材料进行成分分析。
- 生物学：
- 细胞和组织超微结构：观察细胞器、细胞膜、细胞骨架、细胞间连接等超微结构。
- 病毒结构：观察病毒的形态、大小和结构。
- 生物大分子：观察蛋白质、核酸等生物大分子的形态和结构（冷冻电镜技术在此领域应用更广泛）。
- 化学及其他领域:
- 催化剂的表征.
- 多孔材料的分析.
样品要求
TEM对样品的要求非常严格，主要体现在以下几个方面：
- 超薄：样品必须非常薄，通常要小于100纳米，以保证电子束能够穿透样品，并减少电子的多次散射。
- 导电性：对于非导电样品，需要进行导电处理，例如喷碳或镀金属膜，以防止样品在电子束照射下产生荷电效应，影响成像质量。
- 稳定性：样品在电子束照射下应保持结构稳定，不发生明显的形变、分解、升华或相变。
TEM样品制备是TEM测试中最关键、最困难的环节之一。常用的制样方法包括：
- 超薄切片法：主要用于生物样品和高分子材料。
- 离子减薄法：适用于各种材料，特别是硬质材料和陶瓷材料。
- 聚焦离子束（FIB）法：适用于特定区域的样品制备，例如制备半导体器件的截面样品。
- 粉末样品制备: 将粉末分散到溶剂中, 滴到铜网上, 待溶剂挥发.
- 其他方法：如电解抛光、复型等。
常见问题
- 样品制备困难：
- 解决方案：选择合适的制样方法；优化制样参数；寻求专业制样人员的帮助； 多次尝试.
- 电子束损伤：
- 解决方案：降低电子束流强度；缩短观察时间；使用低剂量成像技术；冷冻样品。
- 样品污染：
- 解决方案：保持样品清洁；使用清洁的样品杆和样品台；定期清洁和维护TEM。
- 图像衬度差：
- 解决方案： 调整加速电压；选择合适的物镜光阑； 使用衬度增强技术。
- 漂移:
- 解决方案：使用稳定的样品杆；预热样品和透镜；使用漂移校正软件。
海沣检测拥有先进的透射电子显微镜（TEM）设备和经验丰富的技术团队，可为您提供高质量的TEM测试、样品制备和数据分析服务。我们致力于为客户提供最专业的微观结构表征解决方案，助力您的科研和产品开发。