如果想做透射電鏡（TEM）實驗，那么對于新手同學(xué)應(yīng)該如何操作面對呢？皮諾飛生物將從透射電鏡（TEM）儀器、透射電鏡（TEM）實驗方法、透射電鏡（TEM）試劑耗材上面去講解。

把經(jīng)加速和聚集的電子束投射到非常薄的樣品上，電子與樣品中的原子碰撞而改變方向，從而產(chǎn)生立體角散射。散射角的大小與樣品的密度、厚度相關(guān)，因此可以形成明暗不同的影像，影像將在放大、聚焦后在成像器件（如熒光屏、膠片、以及感光耦合組件）上顯示出來。這就是透射電鏡成像的基本原理。其實，電子顯微鏡與光學(xué)顯微鏡的成像原理基本一樣，所不同的是前者用電子束作光源，用電磁場作透鏡。

皮諾飛生物透射電鏡儀器

TEM透射電鏡組成部分：

照明系統(tǒng)（電子槍、高壓發(fā)生器和加速管、照明透鏡系統(tǒng)和偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)）；

成像系統(tǒng)（物鏡、中間鏡、投影鏡、光闌）；

觀察和照相系統(tǒng)；

試樣臺和試樣架；

真空系統(tǒng)。

TEM能測的樣品包含但不限于：

碳納米材料，納米金屬氧化物等催化材料；

鋰電正負極材料；

金屬合金，陶瓷，半導(dǎo)體等無機材料；

細菌，細胞等微生物，生命組織樣本；

多糖，核酸，蛋白，DNA等生命科學(xué)中的大分子結(jié)構(gòu)；

原料藥的小分子，大分子以及輔助劑，包材等高分子材料；

只要制樣合適，TEM幾乎能表征所有的材料樣品。

不同類型的樣品制樣方法也不同。生物樣品通常需要染色或切片；納米材料需要用一定的分散劑超聲分散然后滴到支持膜上進行測試；金屬/陶瓷等塊體材料需要離子減薄或雙噴或FIB等特殊制樣手段。

透射電鏡穿透能力

1.電子束穿透固體樣品的能力，主要取決于加速電壓和樣品物質(zhì)的原子序數(shù)。加速電壓越高，樣品原子序數(shù)越低，電子束可以穿透的樣品厚度就越大。

2.參考標(biāo)準(zhǔn)：500nm(單質(zhì)鐵，200kv)

3.拍晶格的區(qū)域要在100nm以下，越薄越好。

正是因為透射電子的穿透能力是有限的，如果樣品過厚，就會顯示黑色，所以通常要求用于TEM觀察的樣品要足夠小足夠薄。這里所說的厚度是垂直厚度，納米材料的厚度往往是不均一的，一般中間厚，邊緣薄，只要邊緣足夠薄，通常情況下都是可以拍攝的。

制樣影響因素

衡量納米材料透射電鏡效果的三項指標(biāo)：選區(qū)、分散性、圖片清晰度。

制樣影響因素

1.對分散劑的選擇

1.能使納米材料里面充分的分散，但不溶解銅網(wǎng)上的支持膜（氯仿、丙酮）。

2.分散劑要具有良好的揮發(fā)性，沸點要低，確保納米粒子在團聚前就粘附到銅網(wǎng)上。

3.遵循相似相容原理，極性材料用極性溶劑分散，非極性材料用非極性溶劑分散。

4.常用分散溶劑：乙醇、水、正己烷、環(huán)己烷、甲苯、氯仿、丙酮。

2.有機物的洗滌

為了改變納米材料的分散性和在溶液中的穩(wěn)定性，我們一般要對其表面進行修飾，所采用的修飾劑大都是有機物，如果有機物過多的話會造成納米顆粒表面覆蓋一層厚厚的有機物，聚焦不清晰，圖像模糊，在進行透射電鏡測試前我們必須洗滌掉多余的有機物，常用的方法是根據(jù)相似相溶的原理采用離心的方法去除有機物。

3.納米材料濃度的控制

1.溶液顏色的深淺

2.滴到濾紙后濾紙上呈現(xiàn)微弱的顏色。

3.以往的經(jīng)驗（沒有顏色的樣品）

4.超聲時間的控制

1.時間過短：顆粒沒有充分分散

2.時間過長：局部溫度過高顆粒又重新團聚

3.合理時間：3-15min。

4.對溫度和能量比較敏感的樣品：手動震蕩

5.滴樣方法的選擇

1.直接滴樣法

2.撈樣法

3.判斷標(biāo)準(zhǔn)：支持膜的表面殘留一層聚均勻的液體膜

支持膜的選擇

特殊的支持膜：

支持膜成分：

TEM塊體材料分類：金屬材料；陶瓷材料；功能薄膜材料。

金屬材料：金屬是一種具有光澤（即對可見光強烈反射）、富有延展性、容易導(dǎo)電、導(dǎo)熱等性質(zhì)的物質(zhì)。地球上的絕大多數(shù)金屬元素是以化合態(tài)存在于自然界中的。這是因為多數(shù)金屬的化學(xué)性質(zhì)比較活潑，只有極少數(shù)的金屬如金、銀等以游離態(tài)存在。金屬在自然界中廣泛存在，在生活中應(yīng)用極為普遍，是在現(xiàn)代工業(yè)中非常重要和應(yīng)用較多的一類物質(zhì)。

陶瓷材料：是指用天然或合成化合物經(jīng)過成形和高溫?zé)Y(jié)制成的一類無機非金屬材料。它具有高熔點、高硬度、高耐磨性、耐氧化等優(yōu)點。可用作結(jié)構(gòu)材料、刀具材料，由于陶瓷還具有某些特殊的性能，又可作為功能材料。

功能薄膜材料：一類具有廣泛應(yīng)用前景的新材料,主要是利用粒子所具有的光、電、磁方面的特性，通過復(fù)合使新材料具有基體所不具備的特殊功能。

針對塊體材料，一般測試可得到的信息：

任何材料的宏觀性質(zhì)都是由微觀導(dǎo)致的，包括微觀組織，微觀結(jié)構(gòu)以及微觀取向等。

評價塊體材料的性能包括硬度、強度、變形能力、抗腐蝕性能、熱導(dǎo)或電導(dǎo)等各個方面，具有某一特殊功能用途的材料被稱為功能材料，功能材料需要其在某一方面具有優(yōu)異性能。而這些性能都取決于樣品本身，也即微觀組織特點。

常見的塊體材料的微觀組織包括：基體晶粒（大小/均勻程度）、析出相、晶界、位錯、亞晶、孿晶及它們存在的多少和相互位置等

人們通過改變它們的的種類、分布、析出狀態(tài)以及相對含量等來達到控制基體材料性能的目的。其中經(jīng)常用到的就是熱處理或通過熱變形改善材料性能。

熱處理：指材料在固態(tài)下，通過加熱、保溫和冷卻的手段，以獲得預(yù)期組織和性能的一種金屬熱加工工藝。

熱變形：在一定溫度下進行的加工變形處理，如熱軋。

主要想看到通過一系列的處理手段之后樣品的微觀組織到底有何變化，從而影響了其性能。

功能薄膜材料的性質(zhì)主要取決于薄膜所用材料、各層厚度、層間結(jié)合性及其各層的結(jié)晶性和特殊結(jié)構(gòu)等

塊體材料的制樣與拍攝特點

TEM是利用透射電子束成像的。而透射電子束的穿透能力是一定的（nm級），受電子束能量和穿透對象限制。對于特定的電鏡，其電子束能量是一定的。所以樣品本身限制了其穿透能力。平均原子序數(shù)越大，穿透能力越弱。例原子序數(shù)為6的C的穿透深度可達400-500nm，絕大部分金屬元素只能到100nm或更小。因為納米粉末材料大小各異，而且其邊緣一般都比較薄，可以拍攝。但塊體材料則不同，必須要求其有一定的薄區(qū)且厚度小于100nm，這就給制樣帶來了很大麻煩。

塊體材料拍攝不同于納米材料，有其自身的特點。

納米材料通常樣品形貌比較單一，所含物相也比較少，所以會比較好拍。但塊體材料，特別是金屬材料內(nèi)部會有很多不同的組織結(jié)構(gòu)，基體、析出相、位錯、孿晶、亞晶、層錯等等，他們相互纏結(jié)而又雜亂分布，會產(chǎn)生很多不同的條紋和像，乃至很多“虛像”。

虛像：不是真實存在的物質(zhì)。例如等傾條紋、位錯產(chǎn)生的莫爾條紋等。位錯會隨著α、β（一般3°左右）的變化時而出現(xiàn)時而消失，在某一特定條件下特別明顯。

帶軸：當(dāng)電子束接近于與某一晶面族平行時，即可認為此時采正了這一晶面族的帶軸。

金屬材料拍攝過程中，通常有兩點比較麻煩且比較花費時間。

首先，找到合適的位置。一定要在保證客戶要求的情況下找好的薄區(qū)，不然雖然低倍可以拍攝，但過厚會直接導(dǎo)致高分辨拍不了或很難看。

第二，采帶軸。若想拍出比較好的高分辨，必須采正帶軸，且指數(shù)越低越好。例<001><011>等

注：特別是磁性樣品，因為樣品與成像系統(tǒng)的洛倫茲力相互影響，會給采帶軸及拍攝帶來麻煩。

晶帶軸采正后，透射電子都發(fā)生衍射了，而我們看到的圖像為明場像（即中心透射電子形成的像），這樣中心透射束就會減弱，所以會變黑。不容易辨別物質(zhì)。

由于采正帶軸時樣品形貌有可能很亂、很黑，這時候可以采用一定方法保證低倍高倍圖片都比較好看：低倍不采正帶軸、高分辨采正帶軸。

1.為什么特別小的區(qū)域做不了選區(qū)電子衍射（SAED）？

選區(qū)電子衍射中的“選區(qū)”顧名思義是要選擇一定大小的區(qū)域，而這個“選區(qū)”的過程是利用選區(qū)光闌來實現(xiàn)的，小的只能實現(xiàn)直徑為200nm左右的一個圓的大小。

如果客戶說別人在很小的區(qū)域做了選區(qū)電子衍射，他們一般都是利用高分辨圖像進行FFT變換而得到的，非直接拍攝所得。

2.做能譜時為什么要說明樣品含有哪些元素及輸出哪些元素？

因為樣品沒有純凈的，各種各樣的原因總會存在一定雜質(zhì)，所以做能譜時需要明確提供樣品所含元素以及需要輸出哪些具體元素。

另外，一般粉末樣品或液體樣品都會使用常規(guī)銅載網(wǎng)（含有C、Cu元素）制樣。如果只是定性分析，含有Cu或C的樣品用常規(guī)銅載網(wǎng)是沒有問題的。如果需要特別精確的定量分析，則必須選用特殊載網(wǎng)。(1) 消除Cu元素影響：采用鉬網(wǎng)或金網(wǎng)；(2)消除C元素影響：SiN膜，因為無論銅網(wǎng)、鉬網(wǎng)、金網(wǎng)都含有碳膜，及含有C元素。

3. 圖片中一個個圈是什么？

微柵和超薄載網(wǎng)上面會有很多孔，即圖中的圈。

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