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微观世界的奇妙探索之旅(三)

发布日期:10/21/2021

继扫描电子显微镜、聚焦离子/电子双束显微镜之后,又一台新设备——透射电子显微镜“入驻”广东以色列理工学院电镜中心。


透射电子显微镜与其他两台电镜有何不同?它将在哪些领域大显神通?广以君这就带你一睹为快!


认识自然、探索未知是人类不懈的追求。利用丰富多样的仪器设备进行观察、分析、研究,便是人们探索奥秘的重要手段之一。广以电镜中心的透射电子显微镜(Transmission Electron Microscope - TEM)便是这样一台帮助科研人员进行跨学科、多维度研究工作的科研“神器”。


这台透射电子显微镜的型号为Thermo Scientific Talos F200X,它结合了高分辨率的透射和扫描透射(Scanning Transmission Electron Microscope - STEM)成像技术与行业领先的能量色散X射线光谱(Energy Dispersive X-ray Spectroscopy - EDS)信号检测技术,是一台分析型电镜。


Talos的突出优势在于配备了集成四个硅漂移探测器 (Silicon Drift Detectors - SDD)的EDS系统,能够最大限度地提高X-ray的收集效率,可以快速准确地对样品进行成分分析。

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性能指标

  • 加速电压:200 kV、120 kV、80 kV

  • TEM信息分辨率:0.12 nm

  • STEM高角度环形暗场像分辨率:0.16 nm

  • EDS能量分辨率:≤136 eV


主要功能

  • 高分辨率TEM成像(明场像、暗场像、原子像)

  • 高质量电子衍射分析(选区电子衍射、纳米束电子衍射、会聚束电子衍射)

  • 高分辨率STEM成像(明场像、暗场像、高角度环形暗场像、差分相位衬度成像)

  • 快速精确EDS分析(点扫描、线扫描、面扫描)

  • TEM、STEM、EDS三维重构

  • 洛伦兹模式成像


应用领域

Talos可应用于材料科学、能源科学与生命科学领域多种材料多维度的表征与测试。以下是部分应用举例:


  • AlSi10Mg合金

图(a)为AlSi10Mg合金高角度环形暗场像,图(b)、(c)、(d)、(e)分别为样品中Al、Ti、Mg、Fe元素的面分布图,图(f)为样品中Al、Ti、Fe元素分布的位置叠加图。

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AlSi10Mg合金EDS元素面分布图


[01-1]带轴方向下α-Al的(111)晶面(d=2.34Å)、(1-1-1)晶面(d=2.34Å)与(200)晶面(d=2.02Å)。

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AlSi10Mg合金TEM高分辨原子像


  • TiAl合金

TiAl合金中存在α2相与γ相板条结构,且α2相与γ相满足(0001)α2 // (111)γ、[2-1-10]α2 // [110]γ的位向关系,同时该区域中存在γ相的孪晶结构。

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TiAl合金形貌像(上)与选区电子衍射花样(下)


  • 钙钛矿量子点

TEM模式下,钙钛矿量子点内部的原子排列。

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钙钛矿量子点形貌像(左)与高分辨原子像(右)


  • 薄膜材料

高角度环形暗场模式下,薄膜与衬底的界面清晰可见,薄膜层中哑铃状双原子结构的原子间距仅为0.16 nm。

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薄膜材料STEM高分辨原子像


  • 小鼠食管

左图是正常小鼠食管上皮组织,胞质中可见线粒体,上皮细胞间可见桥粒结构。右图是病变小鼠食管上皮组织,胞质内中线粒体消失,上皮细胞间桥粒减少。

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正常(左)/病变(右)小鼠食管上皮组织形貌像


广以电镜中心

广东以色列理工学院拥有世界一流的学术环境和科研团队。广以材料学院电镜中心(Electron Microscopy Center-EMC)是一个跨领域、跨学科,集分析测试服务、基础研究和应用研究为一体的综合性开放平台。电镜中心以材料的微观表征为切入点,用多种电子显微方法研究不同材料的微观结构和化学成分(可至原子水平),并建立微观结构、化学成分和材料性能之间的内秉关系,为材料性能优化和进一步应用提供基本的科学支撑。


延伸阅读:

Exploration | 微观世界的奇妙探索之旅(一)

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Exploration | 微观世界的奇妙探索之旅(二)

https://mp.weixin.qq.com/s?__biz=MzI1NjY0NTMyNA==&mid=2247502781&idx=1&sn=cdbfd27ff78b9e1beeb93430d20872ad&chksm=ea210a1edd56830801733a1e885e0b8e66341de9a858ef1396c2019a0ee56c91e93c7b110b04&scene=21#wechat_redirect


文/图:GTIIT传媒与公共事务部、GTIIT电镜中心


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