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关于TEM光路的一些基本问题探讨

透射电镜(TEM)

  • 尽管负责电镜有很长时间,其实发现一些基本问题还是有些含糊。比如做衍射的时候,都说尽量要用平行光束,这样倒易面的位置才真正处于物镜后焦面的位置(这样理解没错吧?有误请指正),那么在操作时,我们往往要用brigtness把光散到最大,brightness实际是由第二级聚光镜控制的,是个弱励磁透镜,问题在于:为什么把brightness散到最大才是平行光束,我们在做TEM模式下不也是平行光束吗?那么DIFF focus调节又是起什么作用,此时还能不能动brigtness?(有不少人说此时不能再动brightness,但一直搞不清原因)

    第二个问题是α角的问题,都知道在EDS, NBD和CBD下是汇聚光而不是平行光打在样品上,由第三级聚光镜又叫mini lens控制。从JEOL 2100给的光路上看, EDS分了5个,NBD分了4个,CBD分了9个,但实际上发现,CBD的最大α角与EDS的最大α角是一样的,可不可以说CBD实际包含了EDS和NBD的α角,如果这样,NBD甚至EDS是不就显得很多余了.

    一些至今迷糊的问题,希望跟大家探讨




















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  • xuaiqun

    第1楼2014/11/24

    关于第一个问题,我的理解是:在透射电镜里应该说没有绝对的平行光。原因就是没有无限小的点光源。所谓的平行光只是汇聚角很小。那么如何来找到最佳的平行光呢?或者说最准确的衍射花样。JEOL的我不太了解。FEI的Tecnai系列是这样解决的。在对中时,机器设定了一套照明参数,认为是最平行的光,然后调节衍射聚焦,即第一中间镜,让斑点最细小。这时的中间镜参数就是一个固定参考值。在做样品时,在衍射模式下,按共轭聚焦,中间镜电流回到对中时的参考值,如果花样不细小,就调节brightness。就会发现在某个状态下花样细小清晰。过了该值,再减brightness,花样反而模糊了。或者说,隋brightness的变化,光在样品上的汇聚角在变。从大汇聚到小汇聚甚至到发散光。中间有一个最平行的状态。关于这方面的问题,Wilims和Carter的书里讲得很详细。

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  • lirongzhu

    第2楼2014/11/25

    首先纠正一下,JEM-2100中BRIGHTNESS旋钮其实控制的是第三级聚光镜,α角由CML控制的,从光路上看,CML已经算是第四级聚光镜了。
    第一个问题:衍射时需将BRIGHTNESS旋钮顺时针旋转至最大,我认为有两个主要的原因,1、BRIGHTNESS散光最大时,CL3处于最大的过焦状态,照明光束斑点离CML最远,照明孔径角最小,光束穿过CML和OBJ-C(物镜前级磁场,也称为会聚物镜)后,以最大的平行性照射到样品上,这就是教科书上画的光路图;2、衍射时,光能主要会聚在透射与衍射斑点上,光能密度很大,散光最大能够减少进入CML的光能,保护CCD与荧光屏。
    第二个问题:EDS、CBD和NBD其实光路的差异主要是CML不同,EDS、CBD在α角最大时,CML电流为零,其余情况下,三者之间仅仅是CML和CL1及CL2的不同而已。至于显不显的多余,我认为在一定程度上,这样设计是方便用户在不同的模式下进行切换。

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  • kuku5837

    第3楼2014/11/26

    谢谢指点,但不少专家说过JEOL 2100里其实是两级聚光镜加CML, 这个看来有些争议,姑且放一边。“BRIGHTNESS散光最大时,CL3处于最大的过焦状态”,这个不大好理解,意思是overfocous最靠上?是否说光的散射角越小就越接近于平行光?“衍射时,光能主要会聚在透射与衍射斑点上”,不大好懂,如果不平行,是否就不能汇聚在focal plane上了?那么会汇聚在何处?

    lirongzhu(lirongzhu) 发表:首先纠正一下,JEM-2100中BRIGHTNESS旋钮其实控制的是第三级聚光镜,α角由CML控制的,从光路上看,CML已经算是第四级聚光镜了。
    第一个问题:衍射时需将BRIGHTNESS旋钮顺时针旋转至最大,我认为有两个主要的原因,1、BRIGHTNESS散光最大时,CL3处于最大的过焦状态,照明光束斑点离CML最远,照明孔径角最小,光束穿过CML和OBJ-C(物镜前级磁场,也称为会聚物镜)后,以最大的平行性照射到样品上,这就是教科书上画的光路图;2、衍射时,光能主要会聚在透射与衍射斑点上,光能密度很大,散光最大能够减少进入CML的光能,保护CCD与荧光屏。
    第二个问题:EDS、CBD和NBD其实光路的差异主要是CML不同,EDS、CBD在α角最大时,CML电流为零,其余情况下,三者之间仅仅是CML和CL1及CL2的不同而已。至于显不显的多余,我认为在一定程度上,这样设计是方便用户在不同的模式下进行切换。

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  • kuku5837

    第4楼2014/12/09

    仔细查了光路图,确实CL3是控制brightness的,“EDS、CBD在α角最大时,CML电流为零”,这个在光路图上CML画成了虚线,那么是否说此时CML没有起任何汇聚作用,而是靠物镜前场在汇聚电子束?如果α角偏小一点,CML此时就可以发挥作用吧,但是从光路图上好像还是物镜前场控制了α角的变化啊,很疑惑

    lirongzhu(lirongzhu) 发表:首先纠正一下,JEM-2100中BRIGHTNESS旋钮其实控制的是第三级聚光镜,α角由CML控制的,从光路上看,CML已经算是第四级聚光镜了。
    第一个问题:衍射时需将BRIGHTNESS旋钮顺时针旋转至最大,我认为有两个主要的原因,1、BRIGHTNESS散光最大时,CL3处于最大的过焦状态,照明光束斑点离CML最远,照明孔径角最小,光束穿过CML和OBJ-C(物镜前级磁场,也称为会聚物镜)后,以最大的平行性照射到样品上,这就是教科书上画的光路图;2、衍射时,光能主要会聚在透射与衍射斑点上,光能密度很大,散光最大能够减少进入CML的光能,保护CCD与荧光屏。
    第二个问题:EDS、CBD和NBD其实光路的差异主要是CML不同,EDS、CBD在α角最大时,CML电流为零,其余情况下,三者之间仅仅是CML和CL1及CL2的不同而已。至于显不显的多余,我认为在一定程度上,这样设计是方便用户在不同的模式下进行切换。

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