透射电子显微镜（TEM）：技术、应用与操作
透射电子显微镜（TEM）以其卓越的分辨率，已经成为深入探究微观世界的关键技术。这种显微镜能够提供亚埃级别的分辨率，使得科学家能够观察到单个原子的排列和样品的精细结构。TEM不仅在物理学、材料科学、生物学和化学等领域中发挥着重要作用，而且在纳米技术、新材料开发、癌症研究和半导体技术等领域中也具有广泛的应用。
透射电镜的主要制造商
在全球市场上，日本的电子公司、日立公司以及FEI公司等是透射电镜的主要制造商。这些公司生产的透射电镜因其高性能和可靠性而在科研和工业应用中占据主导地位。
透射电镜的工作原理
透射电镜的工作原理基于电子与物质的相互作用。在TEM中，电子束被加速并聚焦后照射到非常薄的样品上。电子与样品中的原子发生相互作用，导致电子散射并改变方向。散射角度与样品的密度和厚度相关，从而在成像器件上形成不同亮度的图像。STEM模式下，聚焦的电子束在样品表面进行扫描，探测器位于样品下方，接收透射电子或弹性散射电子并放大，以显示明暗场像。
TEM工作图（动态图）
TEM成像过程（动态图）
EELS原理图（动态图） 能量损失谱（EELS）
EELS技术通过分析入射电子束与样品相互作用后产生的能量损失来获得信息。这些能量损失值是样品中特定元素的特征值，使得EELS能够分析薄样品微区的元素成分、化学键和电子结构。
TEM测试的常见问题及解答
1. 样品厚度要求
TEM测试要求样品的厚度最好小于100纳米，以确保电子束能够穿透样品并获得清晰的分析结果。
2. 载网的选择
载网的选择对于获取高质量的TEM图像至关重要。普通铜网适用于普通透射电镜，而高分辨率TEM则需要使用超薄碳膜或微栅作为样品载体。
3. 粉末样品的制备方法
粉末样品需要通过特定的载网承载，并经过超声振荡和滴加到载网上，然后静置以使溶剂蒸发，以便进行TEM观察。
4. 水溶液中纳米粒子的TEM测试
由于TEM样品需要在高真空中检测，水溶液中的纳米粒子需先稀释并滴加到铜网上，待干燥后才能进行测试。
5. 碳管样品的分散技巧
观察碳管时，推荐使用微栅以增强对比度。样品可以通过滴、涂、抹、沾等方式放置在有碳膜的面上。
6. 陶瓷TEM样品的制备流程
陶瓷样品的制备过程包括切片、打磨、离子减薄和聚焦离子束（FIB）切割。
7. 明场像中的晶格白点解释
高分辨透射电镜图像的解释需要考虑多种因素，包括电子束的相干性、透镜的像差、离焦量和样品厚度等。传统的TEM通常无法直接观察到原子像，需要使用球差校正的透射电镜。
透射电子显微镜（TEM）作为一种强大的显微技术，为我们深入理解材料的微观结构和性质提供了重要工具。
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