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三维透射电镜表征

洪星二锅头

2011/07/16

透射电镜（TEM）

大多数固体材料是由成千上万个小晶体组成，这些小晶体的取向、大小、形状以及它们在样品内的三维空间分布和排列决定了材料的性能。最近，中国科学院金属研究所沈阳材料科学国家（联合）实验室刘志权研究员与丹麦科技大学Risø可持续能源国家实验室、清华大学、美国约翰霍普金斯大学的科学家们共同合作，开发出了一种利用透射电子显微镜对纳米材料进行直接三维定量表征的新方法，这一成果发表在5月13日出版的《科学》周刊上Science332(2011)833. (http://www.sciencemag.org/content/332/6031/833.full)

通常，材料内部的微观结构信息是通过对截面样品的二维观察得到的，这种二维观察不能提供材料内部小晶体在三维空间的相对分布和晶界特性等重要的微观结构参数，从而制约了对材料微观结构与宏观性能相互关系的深刻理解和材料性能的改进和优化。近年来，在世界范围内，科学家们就开发先进的微观结构三维表征技术进行了不懈的努力探索，三维X-射线衍射技术的成功开发和应用就是一个重要例子。但是这种技术的空间分辨率只能达到100纳米 (1纳米=百万分之一毫米）。本次合作开发的新的三维透射电子显微技术其空间分辨率已达到1纳米，比三维X-射线衍射技术提高了两个数量级。

这种新的三维透射电镜表征技术是表征纳米材料的理想方法，它可对组成纳米材料的各个小晶体进行精确描述，包括其各个晶体的取向、大小、形状和在三维样品内的空间位置等。图１所示的是利用这种方法得到的纳米金属铝的三维微观结构特征图的一个例子。图中不同颜色表示不同的晶体取向，晶体的大小（从几纳米到约100纳米）和形状（伸长的或球体状的）都清晰地显示出来了。这些微观结构参数的精确定量测定为理解和优化纳米材料的性能提供了坚实的基础。

这一方法的一个重要优点是它是一种“无损”的分析技术，即在微观表征过程中不破坏样品，因此它可用来研究纳米材料微观结构在外加条件下（如加热或变形）的演变过程，从而为研究纳米材料的动态行为开辟了新的途径。

图1. 纳米金属铝的三维微观结构特征图清晰地显示了样品内各个晶体在三维空间的形状、大小和位置。图中不同颜色表示不同的晶体取向。

摘自沈阳金属所主页：http://www.imr.cas.cn/xwzx/kydt/201105/t20110513_3132072.html

有没有高人能更加详细的科普一下这种表征技术

先将原文附上，大家共同讨论学习

附件：

Science-2011-Liu-833-4.pdf

分
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天黑请闭眼

第1楼2011/07/16

没看原文，先有一个疑问：怎么保证用电子束而完全无损？

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洪星二锅头

第2楼2011/07/17

原文主要是在阐述3D表征，好像没有过多的说无损的原因，我也想知道所谓的完全无损是如何保证的，等待高人的回答
天黑请闭眼(shxie) 发表:没看原文，先有一个疑问：怎么保证用电子束而完全无损？

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longwood

第3楼2011/07/17

这个无损是相对于其他方法来说的吧，比如文中提到EBSD需要把一系列的片段样品。本身电子束的损失可以忽略不计吧。

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洪星二锅头

第4楼2011/07/25

那么这种技术就要损失相应的分辨率，我觉得想要看到三维的，就不能进行高分辨观察

而在众多的纳米技术，高分辨貌似占很比例，要是能观察一定深度的两相的原子分布，那么这电镜就相当牛了
longwood(templus) 发表:这个无损是相对于其他方法来说的吧，比如文中提到EBSD需要把一系列的片段样品。本身电子束的损失可以忽略不计吧。

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社区=冬季=

第5楼2011/07/29

那必须经常看这类的样品，才能练到炉火纯青的地步
coime(coime) 发表:那么这种技术就要损失相应的分辨率，我觉得想要看到三维的，就不能进行高分辨观察

而在众多的纳米技术，高分辨貌似占很比例，要是能观察一定深度的两相的原子分布，那么这电镜就相当牛了

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小M

第6楼2011/08/01

应助达人

扫描电镜图片就是在这点上比透射电镜好看，直观、立体感强。

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jeffrylee

第7楼2011/08/03

我记得今年的ACS期刊里还有4D TEM的论文呢，又加上了一个时间轴。

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iamikaruk

第8楼2011/08/03

4D TEM说了很久了，可是一直也没有见太大动静

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洪星二锅头

第9楼2011/08/03

是吗，现在电镜越来越和现代技术结合了，什么咱们能直接观察3D的荧光屏显示立体的三维结构。。。。
jeffrylee(jeffrylee) 发表:我记得今年的ACS期刊里还有4D TEM的论文呢，又加上了一个时间轴。

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洪星二锅头

第11楼2011/08/03

4D TEM，这个感觉目前来说还是有点扯，现在什么多喜欢加个D字
iamikaruk(iamikaruk) 发表:4D TEM说了很久了，可是一直也没有见太大动静

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