2010-5-16 1
第九章
复型技术（质厚衬度原理）
o概述
o质厚衬度原理
2010-5-16 HNU-ZLP 2
9.1 概述
衬度：是指试样不同部位由于对入射电
子作用不同，经成象放大系统后，在显
示装置上（图象）显示的强度差异。
2010-5-16 HNU-ZLP 3
透射电镜图象衬度包括：
? 振幅衬度：是由于离开试样下表面的电子，部分
被物镜光阑挡掉不能参与成象造成的，是揭示试
样 ?20 ?细节的主要机制。
? 散射衬度（质量厚度衬度）
? 衍射衬度
? 相位衬度：是试样内各点对入射电子作用不同，
导致它们在试样出口表面上相位不一，经成象放
大系统让它们重新组合，使相位差转换成强度差
而形成的，是揭示 ? 10 ?物体细节的主要机制
（如结构象、原子象等）。
2010-5-16 4
9.2 质厚衬度原理
2010-5-16 HNU-ZLP 5
一、成象原理
1、概念
入射电子进入试样后，与试样原子的原
子核和核外电子发生相互作用，使入射
电子发生散射：
? 弹性散射 —— 入射电子与原子核的作用主要
发生弹性散射，只发生方向变化而能量不变；
? 非弹性散射 —— 入射电子与核外电子的作用
主要发生非弹性散射，其方向和能量均发生
变化。
2010-5-16 HNU-ZLP 6
由于试样上各部位对电子的散射能力不
同所形成的衬度称为散射衬度（质厚衬
度），主要用于分析复型成象和粉末试
样成象。
2010-5-16 HNU-ZLP 7
2、成象过程
如图 。物镜光阑放在物镜的后焦面上，
光阑孔与透镜同轴；
散射角大的电子被光阑挡住，只有与光
轴平行及散射角很小的那一部分电子可
以通过光阑孔；
如图中 A点比 B点对电子散射能力强，则
IA?IB，即图象上 A'点比 B '点暗。
2010-5-16 HNU-ZLP 8
试样
电磁
透镜
物镜
光阑
IA
I0I0
A B
B'(IB) A'(IA)
IB
2010-5-16 HNU-ZLP 9
二、明场象和暗场象
用物镜光阑挡掉散射电子的方法所得到
的图象称为 明场象 。
用物镜光阑挡住直接透过的电子，使散
射电子从光阑孔穿过成象，这样得到的
电子图象称为 暗场象 。实现暗场象的方
法有两种：
? A,使光阑孔偏离透镜轴
? B,使入射电子束倾斜
2010-5-16 HNU-ZLP 10
A.使光阑孔偏离 B.使入射电子束倾斜
2010-5-16 HNU-ZLP 11
三、质厚衬度公式
以强度为 I0的电子束照射在试样上，经一
次散射后参与成象的电子束强度 I为：
式中 N0— 阿佛加德罗常数 A— 原子量
?— 密度 t— 厚度
?a — 原子散射截面
A
NQ a ??0?
2010-5-16 HNU-ZLP 12
图象上相邻点的反差决定于成象电子束
的强度差，则衬度为：
IA,IB为相邻点的成象电子束强度
B
A
B
AB
I
I
I
II
C ??
?
? 1
2010-5-16 HNU-ZLP 13
)(
1
BBAA
tQtQ
B
e
I
I
??
??
?
)(1 Qte
I
I ?????
由于透射试样很薄,?（ Qt） ?1，则：
)( QtII ???
这就是质厚衬度公式。
2010-5-16 HNU-ZLP 14
四、图象衬度与试样参数的关系（ 1）
与原子序数的关系：物质的原子序数越大，散
射电子的能力越强，在明场象中参与成象的电
子越少，图象上相应位置越暗。
与试样厚度的关系：设试样上相邻两点的物质
种类和结构完全相同，只是电子穿越的厚度不
同，则
图象衬度反映了试样上各部位的厚度差异，在
明场象中，暗的部位对应的试样厚，亮的部位
对应的试样薄。
tQ
I
I ???
2010-5-16 HNU-ZLP 15
四、图象衬度与试样参数的关系
（ 2）
与物质密度的关系：试样中不同的物质
或者不同的聚集状态，其密度一般不同，
也可形成图象的反差，但这种反差一般
比较弱。
2010-5-16 HNU-ZLP 16
五、图象分析中假象的排除
假象多是制样时、仪器本身或操作不当
造成的。
分析图象时，若遇到异常形貌，要判断
其在试样中是否有意义，可在试样上取
几次复型，以确定此形貌是否如一地出
现，或者采用不同的方法复型进行观察，
看是否如一地出现。
2010-5-16 HNU-ZLP 17
9.3 一级复型和二级复型
2010-5-16 HNU-ZLP 18
制样技术 — 一级复型
一级复型是指在试样表面的一次直接复
型；
塑料（火棉胶）一级复型，相对于试样
表面来讲，是一种负复型，即复型与试
样表面的浮雕相反；
碳膜一级复型是一种正复型。
2010-5-16 HNU-ZLP 19
制样技术 — 二级复型
在塑料一级复型上再制作碳复型，就是
一种二级复型
2010-5-16 HNU-ZLP 20
9.4 萃取复型与粉末样品
2010-5-16 HNU-ZLP 21
制样技术 — 萃取复型
用于对第二相粒子形状、大小和分布以
及物相和晶体结构进行分析；
复型方法和碳一级复型类似。
2010-5-16 HNU-ZLP 22
制样技术 — 粉末
纳米级
分散（分散剂）
粉末置于载样铜网上，为避免样品从网
孔中落下，在铜网上须先制备一层支持
膜（火棉胶膜、碳膜等）
第九章
复型技术（质厚衬度原理）
o概述
o质厚衬度原理
2010-5-16 HNU-ZLP 2
9.1 概述
衬度：是指试样不同部位由于对入射电
子作用不同，经成象放大系统后，在显
示装置上（图象）显示的强度差异。
2010-5-16 HNU-ZLP 3
透射电镜图象衬度包括：
? 振幅衬度：是由于离开试样下表面的电子，部分
被物镜光阑挡掉不能参与成象造成的，是揭示试
样 ?20 ?细节的主要机制。
? 散射衬度（质量厚度衬度）
? 衍射衬度
? 相位衬度：是试样内各点对入射电子作用不同，
导致它们在试样出口表面上相位不一，经成象放
大系统让它们重新组合，使相位差转换成强度差
而形成的，是揭示 ? 10 ?物体细节的主要机制
（如结构象、原子象等）。
2010-5-16 4
9.2 质厚衬度原理
2010-5-16 HNU-ZLP 5
一、成象原理
1、概念
入射电子进入试样后，与试样原子的原
子核和核外电子发生相互作用，使入射
电子发生散射：
? 弹性散射 —— 入射电子与原子核的作用主要
发生弹性散射，只发生方向变化而能量不变；
? 非弹性散射 —— 入射电子与核外电子的作用
主要发生非弹性散射，其方向和能量均发生
变化。
2010-5-16 HNU-ZLP 6
由于试样上各部位对电子的散射能力不
同所形成的衬度称为散射衬度（质厚衬
度），主要用于分析复型成象和粉末试
样成象。
2010-5-16 HNU-ZLP 7
2、成象过程
如图 。物镜光阑放在物镜的后焦面上，
光阑孔与透镜同轴；
散射角大的电子被光阑挡住，只有与光
轴平行及散射角很小的那一部分电子可
以通过光阑孔；
如图中 A点比 B点对电子散射能力强，则
IA?IB，即图象上 A'点比 B '点暗。
2010-5-16 HNU-ZLP 8
试样
电磁
透镜
物镜
光阑
IA
I0I0
A B
B'(IB) A'(IA)
IB
2010-5-16 HNU-ZLP 9
二、明场象和暗场象
用物镜光阑挡掉散射电子的方法所得到
的图象称为 明场象 。
用物镜光阑挡住直接透过的电子，使散
射电子从光阑孔穿过成象，这样得到的
电子图象称为 暗场象 。实现暗场象的方
法有两种：
? A,使光阑孔偏离透镜轴
? B,使入射电子束倾斜
2010-5-16 HNU-ZLP 10
A.使光阑孔偏离 B.使入射电子束倾斜
2010-5-16 HNU-ZLP 11
三、质厚衬度公式
以强度为 I0的电子束照射在试样上，经一
次散射后参与成象的电子束强度 I为：
式中 N0— 阿佛加德罗常数 A— 原子量
?— 密度 t— 厚度
?a — 原子散射截面
A
NQ a ??0?
2010-5-16 HNU-ZLP 12
图象上相邻点的反差决定于成象电子束
的强度差，则衬度为：
IA,IB为相邻点的成象电子束强度
B
A
B
AB
I
I
I
II
C ??
?
? 1
2010-5-16 HNU-ZLP 13
)(
1
BBAA
tQtQ
B
e
I
I
??
??
?
)(1 Qte
I
I ?????
由于透射试样很薄,?（ Qt） ?1，则：
)( QtII ???
这就是质厚衬度公式。
2010-5-16 HNU-ZLP 14
四、图象衬度与试样参数的关系（ 1）
与原子序数的关系：物质的原子序数越大，散
射电子的能力越强，在明场象中参与成象的电
子越少，图象上相应位置越暗。
与试样厚度的关系：设试样上相邻两点的物质
种类和结构完全相同，只是电子穿越的厚度不
同，则
图象衬度反映了试样上各部位的厚度差异，在
明场象中，暗的部位对应的试样厚，亮的部位
对应的试样薄。
tQ
I
I ???
2010-5-16 HNU-ZLP 15
四、图象衬度与试样参数的关系
（ 2）
与物质密度的关系：试样中不同的物质
或者不同的聚集状态，其密度一般不同，
也可形成图象的反差，但这种反差一般
比较弱。
2010-5-16 HNU-ZLP 16
五、图象分析中假象的排除
假象多是制样时、仪器本身或操作不当
造成的。
分析图象时，若遇到异常形貌，要判断
其在试样中是否有意义，可在试样上取
几次复型，以确定此形貌是否如一地出
现，或者采用不同的方法复型进行观察，
看是否如一地出现。
2010-5-16 HNU-ZLP 17
9.3 一级复型和二级复型
2010-5-16 HNU-ZLP 18
制样技术 — 一级复型
一级复型是指在试样表面的一次直接复
型；
塑料（火棉胶）一级复型，相对于试样
表面来讲，是一种负复型，即复型与试
样表面的浮雕相反；
碳膜一级复型是一种正复型。
2010-5-16 HNU-ZLP 19
制样技术 — 二级复型
在塑料一级复型上再制作碳复型，就是
一种二级复型
2010-5-16 HNU-ZLP 20
9.4 萃取复型与粉末样品
2010-5-16 HNU-ZLP 21
制样技术 — 萃取复型
用于对第二相粒子形状、大小和分布以
及物相和晶体结构进行分析；
复型方法和碳一级复型类似。
2010-5-16 HNU-ZLP 22
制样技术 — 粉末
纳米级
分散（分散剂）
粉末置于载样铜网上，为避免样品从网
孔中落下，在铜网上须先制备一层支持
膜（火棉胶膜、碳膜等）
