鋰電知識必備（9）——透射電子顯微鏡（TEM）

這是該鋰電知識必備系列文章的第9篇，希望大家可以持續(xù)關(guān)注。

上一篇講到掃描電子顯微鏡（SEM），其實在掃描電鏡發(fā)明之前，透射電子顯微鏡（透射電鏡）已經(jīng)問世。1932年，德國柏林工業(yè)大學(xué)高壓實驗室的卡諾爾和盧卡斯成功試制成功電子顯微鏡，這是世界上第一臺透射電鏡。

相較于掃描電鏡，透射電鏡具有更高的分辨率。不僅可以用衍射模式來研究晶體的結(jié)構(gòu)，還可以在成像模式下得到樣品的高分辨像，得到材料的微觀結(jié)構(gòu)。

工作原理

透射電鏡和掃描電鏡一樣，利用聚焦電子束作為照明源，不同的是，透射電鏡是以透射電子為成像信號，而掃描電鏡是以二次電子、背散射電子等為成像信號（如下圖所示）。

圖片來源施明哲《掃描電鏡和能譜儀的原理與實用分析技術(shù)》

由于透射電鏡樣品需要很薄，大部分電子會穿透樣品，其強(qiáng)度分布與所觀察樣品的形貌、組織、結(jié)構(gòu)一一對應(yīng)。透過樣品后的電子束經(jīng)物鏡匯聚調(diào)焦和初級放大后，電子束進(jìn)入下級的中間透鏡和第1、第2投影鏡進(jìn)行綜合放大成像，最終被放大的電子像投射在觀察室內(nèi)的熒光屏板供使用者觀察。圖像的明暗與樣品的原子序數(shù)、電子密度、厚度等相關(guān)。

透射電鏡按照加速電壓分類，可分為低壓透射電鏡（＜200KV），高壓透射電鏡（200~400KV）和超高壓透射電鏡（＞400KV）。按照分辨率可分為低分辨率和高分辨率透射電鏡。

為了方便對透射電鏡與掃描電鏡的結(jié)構(gòu)比較，大家可參考下面這個簡略圖（其中，樣品位置不同是很大的不同點）。

圖片來源施明哲《掃描電鏡和能譜儀的原理與實用分析技術(shù)》

透射電鏡和掃描電鏡在分辨力和焦點深度等方面也是不同的（如下圖所示）。

圖片來源施明哲《掃描電鏡和能譜儀的原理與實用分析技術(shù)》

透射電鏡在鋰電材料中的應(yīng)用

LiNi0.9Co0.1O2的TEM及相應(yīng)的元素分布（圖片來源孔德飛碩士論文）

SnO2納米單晶HRTEM（高分辨率透射電鏡）圖（圖片來源梁英博士論文）

附參考文獻(xiàn)

[1] 張保林, 透射電鏡與掃描電鏡分析

[2] 施明哲《掃描電鏡和能譜儀的原理與實用分析技術(shù)》