TEM的成像原理涉及許多物理和光學(xué)概念，涵蓋了電子束的產(chǎn)生、聚焦、樣品相互作用以及圖像形成等多個(gè)方面，從而造成TEM像的解釋很復(fù)雜。更具體的原因有以下幾點(diǎn)：

1.復(fù)雜的物理過(guò)程

TEM中涉及的物理過(guò)程包括電子源產(chǎn)生、透射、衍射、散射、吸收等多個(gè)過(guò)程，這些過(guò)程相互作用并共同影響圖像的形成。

2.高級(jí)光學(xué)

TEM使用高能電子束來(lái)成像，這與傳統(tǒng)的光學(xué)顯微鏡有很大的差異。電子在樣品中的相互作用更復(fù)雜，需要理解電子的波動(dòng)性和相對(duì)論效應(yīng)等高級(jí)物理概念。

3.多種襯度

TEM的成像原理涉及多種襯度，如質(zhì)厚襯度、衍射襯度、相位襯度等，每種襯度都有其特定的影響機(jī)制和解釋方式。

4.分析復(fù)雜性

TEM圖像通常需要配合其他分析技術(shù)和樣品制備方法來(lái)解釋?zhuān)@使得理解圖像所傳遞的信息更具挑戰(zhàn)性。

雖然TEM像的解釋可能較復(fù)雜，但它也提供了無(wú)與倫比的高分辨率和高信息量，幫助研究人員深入了解材料的微觀結(jié)構(gòu)和特性，對(duì)科學(xué)研究和技術(shù)發(fā)展起著至關(guān)重要的作用。

什么是質(zhì)厚襯度(Mass Thickness Contrast)？

質(zhì)厚襯度在TEM中常用于形貌觀察，尤其是非晶體樣品觀察的基礎(chǔ)。

在TEM成像中，質(zhì)厚襯度（Mass Thickness Contrast）指的是樣品的厚度變化導(dǎo)致的電子束的強(qiáng)度變化。當(dāng)電子束與樣品交互作用時(shí)，入射電子會(huì)與樣品中的原子核發(fā)生彈性散射，與核外電子發(fā)生非彈性散射。其中彈性散射是質(zhì)厚襯度的基礎(chǔ)，而非彈性散射引起的色差則是會(huì)使背景強(qiáng)度增高，圖像襯度降低。如果樣品比較厚，電子束在穿過(guò)樣品時(shí)會(huì)與更多的原子核和電子相互作用，導(dǎo)致電子束被散射更多，從而在投影圖像中顯示為較暗的區(qū)域。相反，如果樣品較薄，電子束與樣品相互作用較少，電子束的強(qiáng)度相對(duì)較高，從而在圖像中顯示為較亮的區(qū)域。由此可見(jiàn)，TEM觀察需要將TEM樣品制備成薄試樣。

什么是衍射襯度(DiffractionContrast)？

衍射襯度在TEM中常用于確認(rèn)材料的晶體結(jié)構(gòu)、晶格取向以及晶體缺陷等信息。

在TEM成像中，衍射襯度（Diffraction Contrast）指的是樣品中的結(jié)晶或周期性結(jié)構(gòu)對(duì)電子束的散射效應(yīng)不同導(dǎo)致的電子束強(qiáng)度變化。入射電子束與多晶樣品中不同取向的晶體發(fā)生相互作用時(shí)，會(huì)因?yàn)闈M(mǎn)足布拉格條件的程度不同，導(dǎo)致它們產(chǎn)生的衍射強(qiáng)度不同。利用透射束或某一衍射束成像，由此產(chǎn)生的襯度稱(chēng)為衍射襯度。利用透射束成像稱(chēng)為明場(chǎng)像（BF-TEM），利用衍射束成像稱(chēng)為暗場(chǎng)像（DF-TEM）。對(duì)于暗場(chǎng)像又可以分為一般暗場(chǎng)像與中心暗場(chǎng)像，前者是不偏轉(zhuǎn)入射束，通過(guò)移動(dòng)物鏡光闌套住衍射束來(lái)成像，而后者是將物鏡光闌固定于透射束位置中心，通過(guò)偏轉(zhuǎn)入射束，使衍射束穿過(guò)居于中心位置的物鏡光闌來(lái)成像。

（明場(chǎng)和中心暗場(chǎng)像成像原理圖）

什么是相位襯度(PhaseContrast)？

相位襯度成像是TEM實(shí)現(xiàn)高分辨成像的基礎(chǔ)，它提供了一種有效的手段來(lái)觀察和分析低對(duì)比度樣品的微觀結(jié)構(gòu)，尤其是獲得樣品的晶體結(jié)構(gòu)信息。

在TEM成像中，相位襯度（Phase Contrast）指的是利用透射束與一束或多束衍射束發(fā)生相位相干作用而得到晶格像和晶體結(jié)構(gòu)像。前者是晶體中原子面的投影，而后者是晶體中原子或原子集團(tuán)電勢(shì)場(chǎng)的二維投影。衍射襯度像的分辨無(wú)法優(yōu)于1.5nm（弱束暗場(chǎng)像的極限分辨率），而相位襯度像能提供小于1.5nm的細(xì)節(jié)。因此，這種圖像稱(chēng)為高分辨像。值得注意的是，高分辨晶格像中的亮暗襯度反映的是晶體的周期性變化，而非是原子占位。

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