美国制造成功分辨率最高的扫描／透射电子显微镜

美国Hillsboro的FEI公司新近制造成功了据说是当前世界上分辨能力最高的扫描／透射电子显微镜，该显微镜是在美国政府部门（U．S．Department of Energy’s Office of Basic Energy Sciences）资助的一项数百万美元的显微镜研制项目，通过这种显微镜能够直接观察和分析大约为碳原子直径1／3大小（即0．5A）尺寸的纳米结构。在这一研究开发项目中，

原子分辨率能谱技术在先进功能材料研究中的应用

从原子尺度揭示材料的微观结构及其对应的化学成分是深刻理解材料构效关系和进行材料宏观物性调控的前提和基础。基于球差校正扫描透射电子显微镜(Cs-STEM)能谱(energy dispersive X-ray spectroscopy,EDS)技术的原子尺度化学成像是目前研究固态晶体材料微结构及成分的一种强有力的工具。首先概述了原子分辨率EDS技术的基本原理和前沿技术进展,然后以原子分辨率EDS在揭示LaAlO_(3)-SrTiO_(3)铁电固溶体薄膜中原子尺度的成分梯度、SmNiO_(3)薄膜中三维Ruddlesden-Popper层错网络、Ge_(2)Sb_(2)Te_(5)相变存储材料在热退火过程中的元素迁移、氧化物晶界处溶质的有序偏析和Cu-Zn-Sn-S热电陶瓷中独特的纳米畴结构为例,展示了该技术在先进功能材料研究中的应用场景和分析方法。最后,基于原子分辨率EDS技术的现状对其发展方向进行了展望。

S/TEM扫描／透射电子显微镜

扫描／透射电子显做镜Titan3具有很高的稳定性和很好的表现，包台两套CS畸变矫正系统和一台单色仪。依靠其优异的原子级别的观测能力，用户能够研究材料的原子组成、材料的生长以及它们对外部因素的反应。此外，单色仪还可以提供包括纳米级别的电子特性等在内的各种补充数据，从而进一步丰富了信息。

α-Cu_2Se有序起伏结构的原子级分辨率表征

微观结构与性能的关联是如今材料物理化学研究的核心问题之一。自从德国物理学家Knoll和Ruska 1在1932年成功制成了世界上第一台实用化的透射电子显微镜(TEM),电镜就成为了分析材料微观结构不可或缺的有力工具。由于电磁透镜仅具有凸透镜的特性,无法通过和凹透镜的组合来消除像差,尤其是由于电磁透镜中近轴和远轴磁场对电子束会聚能力不同导致的球差难以消除。

电子显微镜发展五十年

电子显微镜从本世纪三十年代初问世以来,经过半个世纪的发展,近来用于直接观察物质的微观结构,获得了划时代的进展,本文仅从回顾电子显微镜诞生的前前后后,粗线条地勾画一下五十年来的发展轮廓。

原子级电子断层成像技术进展及应用

基于电子显微学的原子级三维重构技术对揭示材料的微观结构,加深材料结构和性能关系的理解具有极为重要的意义。原子级电子断层成像技术(atomic electron tomography,AET)作为当前最先进的三维重构技术之一,已先后成功表征了纳米颗粒中原子位置、晶体缺陷、早期形核过程中原子的动态变化及非晶态固体的三维原子结构。本文综述了AET的流程及应用的突破,以期望读者了解AET的基本原理流程和应用,并探讨未来AET在解决物理、化学、材料科学等领域基础问题的前景与挑战。

更高分辨率的晶体成像技术

最近发明了一个新的成像技术，能在0．1nm尺度以下观察材料，这个技术也许能使研究人员看到晶格中的单个杂质原子．现有的透射电子显微镜(TEM)不能分辨0．15nm以下的物体，比如晶格中的一个原子队列．Peter D．Nellist和其同事改造了一个TEM，得到了晶体硅的一个直接成像，能分辨出距离为0．078nm的硅原子对．文章作者写道，“这样高的分辨率应该能带来对材料性质的原子尺度的了解，可能会应用于材料、化学和纳米科学”．

原子力显微镜在聚合物溶液结构研究中的应用

驱油用水溶性聚合物溶液的应用性能由其聚合物溶液的微观结构所决定,因此在驱油用聚合物合成及配方研究中迫切需要研究其溶液的微观结构。本文使用原子力显微镜(AFM)、环境扫描电镜(ESEM)和透射电镜(TEM)观察了水溶液中聚合物(HAWSP,AP-P4)的微观结构。研究发现常温常压下原子力显微镜观察到的聚合物网络结构图案清晰,边界分辨率高。透射电镜观察到的聚合物网络结构较模糊且网络结构有断裂现象。环境扫描电镜观测到的网络结构尺寸大小是AFM观测到的几倍甚至是十几倍。动态光散射(dynamic light scattering,DLS)结果证明AFM和TEM所观测到的聚合物结构最接近于真实结构。结果表明使用原子力显微镜在观察水溶性聚合物类样品时,能够较真实反映其微观结构。

电子显微术在原位金属基复合材料界面研究中的应用

原位金属基复合材料的增强颗粒是在基体中原位生成,因而增强颗粒和基体间不存在界面反应,两者间为直接的原子结合。界面对原位金属基复合材料的性能有着重要的影响。本文综述了扫描电子显微镜、普通透射电子显微镜、高分辨电子显微镜和电子能量损伤谱仪等现代电子显微技术在原位金属基复合材料界面研究中的应用及部分研究结果。利用现代电子显微技术和先进的实验方法在原子尺度上对界面的精细结构、结合方式、界面缺陷、界面稳定性及其影响因素等进行研究,从而在较深的层次上认识原位金属基复合材料的界面,对在该领域做进一步研究探讨起到促进作用。

半导体制造中的电子显微分析

集成电路的特征尺寸越来越小,电子显微分析在微电子制造中成为不可缺少、不可替代的重要分析手段。本文根据扫描电子显微镜(SEM)及透射电子显微镜(TEM)在实际分析中的特长与局限,主要就仪器分辨率与结果的精确度的问题,讨论如何将两种分析技术有机地结合起来,扬长避短,取得最佳效果。

透射电镜电子能量损失振动谱的研究进展

近年来,透射电子显微镜在球差矫正器、单色仪等方面取得了长足的发展,使得它在材料科学和凝聚态物理等研究中发挥越来越大的作用。本文简要介绍近十年透射电子显微镜电子能量损失谱技术在声子物理研究方面的进展。目前,基于这一技术,可以开展实空间和倒空间同时分辨的电子能量损失谱测量(简称四维电子能量损失谱,4D-EELS),在纳米尺度上绘制空间分辨声子色散分布图;能实现原子尺度上声子谱的测量,得到声子态密度的信息。此外,电子散射在能量匹配、动量匹配方面都与光子散射有很强的互补性,因此为声子极化激元的测量提供了一个新的手段。最后,本文简要展望电镜能损振动谱的研究前景。

电子显微镜技术在病毒结构及形态研究中的应用

电子显微镜技术（Electron-microscopy,EM）已经有近100年历史,适应其不同功能需要逐步发展形成透射电镜和扫描电镜技术,分别用于样品内部结构及自然形貌的分析.电镜的分辨率不断提高,目标是超微检测、动态观察和分析计算有机结合.

锂离子电池电极材料表界面结构的原子尺度表征

锂离子电池充放电过程中,锂离子的传输要穿过多种表面和界面,表界面的性质对电池的功率密度、能量密度、充放电效率、使用寿命、循环稳定性等具有重要的影响。表界面一般具有与体相不同的结构,在原子尺度上直接观察不同电化学状态下电极表界面的结构,有助于从更深层次认识电化学反应机理和性能演化规律,对于改善锂离子电池性能具有重要的指导意义。阐述了球差校正透射电子显微成像技术在研究电极材料表界面结构原子尺度研究中的应用,介绍了特殊的相界面、SEI、表面相变、表面掺杂等,探讨了表界面原子尺度结构与性能的内在关联,提出了改善电池性能的针对性建议,并对锂离子电池未来的发展从提高能量密度、避免固液界面副反应和改善电池性能三个方面进行了展望。

单层MoS_(2(1-x))Se_(2x)合金材料中硒原子的晶界择优掺杂和富集

采用球差校正扫描透射电子显微镜(STEM)研究化学气相沉积法制备的二维MoS_(2(1-x))Se_(2x)合金材料中Se元素掺杂、取代的微观过程和机理。定量和统计STEM表征结果发现:Se原子晶界处富集显著,晶界处Se元素含量远高于晶畴内部。进一步研究表明晶界中掺杂取代Se原子的浓度和分布与晶界结构密切相关。主要与晶界处的局域畸变及其诱导的反应活性有关。该结果对于二维过渡金属硫族化物合金体系的可控合成及应用拓展具有重要意义。

中国电子显微镜研制的先驱者——陈尔纲

陈尔纲(1929～2009),男,汉族,1929年2月26日出生于云南省昆明市。1947年考入云南大学物理系,1952年以优异成绩毕业被留校任教。1952年至1998年在云南大学物理系工作期间,历任助教、讲师、副教授、教授。

微观镜像分析法在聚氨酯微相分离结构研究中的应用

介绍几种镜像分析法(扫描电子显微镜、透射电子显微镜和原子力显微镜)在聚氨酯微相分离结构分析中的应用。由镜像分析照片可以看出,聚氨酯中因软硬段的热力学不相容而形成了独特的微相分离结构,从而赋予聚氨酯材料较高的模量、高伸长率和弹性等性能。

碳纳米管内填充生长超细一维亚化学计量比氧化钨纳米线

超细亚化学计量比过渡金属氧化物纳米材料的可控制备具有重要应用价值,但其可控合成仍存在挑战。本研究提出了基于碳纳米管的限域空间合成法,首先采用溶液法将四硫代钨酸铵((NH_(4))_(2)WS_(4))填充至碳管内,然后真空热分解反应制得产物。通过表征发现:碳管内限域生长的主要产物为一维亚氧化物W_(3)O_(8)纳米线,其典型线宽为1.23~1.93 nm,对应4~5列钨氧原子链,长度可达数十微米。W_(3)O_(8)纳米线与碳管内壁之间主要为范德华力相互作用(间距约0.35 nm),为分离及表征W_(3)O_(8)纳米线的本征特性提供了方便,该方法也有望应用于合成其他亚化学计量比的一维过渡金属氧化物纳米线。

STM在物质表面结构研究中的应用进展

一、扫描隧道显微术的特点与进展 自从1933年德国Ruska和Knoll等人在柏林制成第一台电子显微镜后,几十年来,有许多用于表面结构分析的现代仪器先后问世,如透射电子显微镜(TEM)、扫描电子显微镜(SEM)、场电子显微镜(FEM)、场离子显微镜(FIM)、低能电子衍射(LEED)、俄歇谱仪(AES)、光电子能谱(ESCA )、电子探针等。