微觀世界的奇妙探索之旅（三）

廣東以色列理工學院

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繼掃描電子顯微鏡、聚焦離子/電子雙束顯微鏡之後，又一台新設備——透射電子顯微鏡“入駐”廣東以色列理工學院電鏡中心。

透射電子顯微鏡與其他兩台電鏡有何不同？它將在哪些領域大顯神通？廣以君這就帶你一睹為快！

認識自然、探索未知是人類不懈的追求。利用豐富多樣的儀器設備進行觀察、分析、研究，便是人們探索奧秘的重要手段之一。廣以電鏡中心的透射電子顯微鏡（Transmission Electron Microscope - TEM）便是這樣一台幫助科研人員進行跨學科、多維度研究工作的科研“神器”。

這台透射電子顯微鏡的型號為Thermo Scientific Talos F200X，它結合了高分辨率的透射和掃描透射（Scanning Transmission Electron Microscope - STEM）成像技術與行業領先的能量色散X射線光譜（Energy Dispersive X-ray Spectroscopy - EDS）信號檢測技術，是一台分析型電鏡。

Talos的突出優勢在於配備了集成四個矽漂移探測器 （Silicon Drift Detectors - SDD）的EDS系統，能夠最大限度地提高X-ray的收集效率，可以快速准確地對樣品進行成分分析。

性能指標

加速電壓：200 kV、120 kV、80 kV

TEM信息分辨率：0.12 nm

STEM高角度環形暗場像分辨率：0.16 nm

EDS能量分辨率：≤136 eV

主要功能

高分辨率TEM成像（明場像、暗場像、原子像）

高質量電子衍射分析（選區電子衍射、納米束電子衍射、會聚束電子衍射）

高分辨率STEM成像（明場像、暗場像、高角度環形暗場像、差分相位襯度成像）

快速精確EDS分析（點掃描、線掃描、面掃描）

TEM、STEM、EDS三維重構

洛倫茲模式成像

應用領域

Talos可應用於材料科學、能源科學與生命科學領域多種材料多維度的表征與測試。以下是部分應用舉例：

1、AlSi10Mg合金

圖(a)為AlSi10Mg合金高角度環形暗場像，圖(b)、(c)、(d)、(e)分別為樣品中Al、Ti、Mg、Fe元素的面分布圖，圖(f)為樣品中Al、Ti、Fe元素分布的位置疊加圖。

<01-1>帶軸方向下α-Al的(111)晶面（d=2.34）、(1-1-1)晶面（d=2.34）與(200)晶面（d=2.02）。

AlSi10Mg合金TEM高分辨原子像

2、TiAl合金

TiAl合金中存在α相與γ相板條結構，且α相與γ相滿足(0001)α // (111)γ、<2-1-10>α // <110>γ的位向關系，同時該區域中存在γ相的孿晶結構。

TiAl合金形貌像（上）與選區電子衍射花樣（下）

3、鈣鈦礦量子點

TEM模式下，鈣鈦礦量子點內部的原子排列。

鈣鈦礦量子點形貌像（左）與高分辨原子像（右）

4、薄膜材料

高角度環形暗場模式下，薄膜與襯底的界面清晰可見，薄膜層中啞鈴狀雙原子結構的原子間距僅為0.16 nm。

薄膜材料STEM高分辨原子像

5、小鼠食管

上圖是正常小鼠食管上皮組織，胞質中可見線粒體，上皮細胞間可見橋粒結構。下圖是病變小鼠食管上皮組織，胞質內中線粒體消失，上皮細胞間橋粒減少。