透射电镜

透射电子显微镜(Transmission Electron Microscope,简称TEM),可以看到在光学显微镜下无法看清的小于0.2um的细微结构，这些结构称为亚显微结构或超微结构。要想看清这些结构，就必须选择波长更短的光源，以提高显微镜的分辨率。1932年Ruska发明了以电子束为光源的透射电子显微镜，电子束的波长要比可见光和紫外光短得多，并且电子束的波长与发射电子束的电压平方根成反比，也就是说电压越高波长越短。目前TEM的分辨力可达0.2nm。

透射电镜原理

透射电镜的总体工作原理是：由电子枪发射出来的电子束，在真空通道中沿着镜体光轴穿越聚光镜，通过聚光镜将之会聚成一束尖细、明亮而又均匀的光斑，照射在样品室内的样品上；透过样品后的电子束携带有样品内部的结构信息，样品内致密处透过的电子量少，稀疏处透过的电子量多；经过物镜的会聚调焦和初级放大后，电子束进入下级的中间透镜和第1、第2投影镜进行综合放大成像，Z终被放大了的电子影像投射在观察室内的荧光屏板上；荧光屏将电子影像转化为可见光影像以供使用者观察。

透射电镜系统结构

TEM系统由以下几部分组成

电子枪：发射电子，由阴极、栅极、阳极组成。阴极管发射的电子通过栅极上的小孔形成射线束，经阳极电压加速后射向聚光镜，起到对电子束加速、加压的作用。

聚光镜：将电子束聚集，可用已控制照明强度和孔径角。

样品室：放置待观察的样品，并装有倾转台，用以改变试样的角度，还有装配加热、冷却等设备。

物镜：为放大率很高的短距透镜，作用是放大电子像。物镜是决定透射电子显微镜分辨能力和成像质量的关键。

中间镜：为可变倍的弱透镜，作用是对电子像进行二次放大。通过调节中间镜的电流，可选择物体的像或电子衍射图来进行放大。

透射镜：为高倍的强透镜，用来放大中间像后在荧光屏上成像。

此外还有二级真空泵来对样品室抽真空、照相装置用以记录影像。

透射电镜的分类

按照加速电压分类　　透射电镜按照加速电压可分为低压透射电镜、高压透射电镜和超高压透射电镜。　　加速电压在200KV以下的是低压透射电镜，在200KV-400KV（包含）之间的是高压透射电镜，加速电压在400KV以上的是超高压透射电镜。

按照照明系统分类　　透射电镜按照照明系统可分为普通透射电镜和场发射透射电镜。

按照成像系统分类　　透射电镜按照成像系统可分为低分辨透射电镜和高分辨透射电镜。

按照记录方式分类　　常用的透射电镜按照记录系统分为摄像型透射电镜和CCD型透射电镜。

透射电镜应用

早期的透射电子显微镜功能主要是观察样品形貌，后来发展到可以通过电子衍射原位分析样品的晶体结构。具有能将形貌和晶体结构原位观察的两个功能是其它结构分析仪器（如光镜和X射线衍射仪）所不具备的。

透射电子显微镜增加附件后，其功能可以从原来的样品内部组织形貌观察（TEM）、原位的电子衍射分析（Diff），发展到还可以进行原位的成分分析（能谱仪EDS、特征能量损失谱EELS）、表面形貌观察（二次电子像SED、背散射电子像BED）和透射扫描像（STEM）。

结合样品台设计成高温台、低温台和拉伸台，透射电子显微镜还可以在加热状态、低温冷却状态和拉伸状态下观察样品动态的组织结构、成分的变化，使得透射电子显微镜的功能进一步的拓宽。

透射电子显微镜功能的拓宽意味着一台仪器在不更换样品的情况下可以进行多种分析，尤其是可以针对同一微区位置进行形貌、晶体结构、成分（价态）的全面分析。

透射电镜技术参数

TEM 主要技术参数包括：

　　a)加速电压。常用TEM的加速电压在200-400千伏范围内。

　　b)灯丝种类。

　　e)分辨率，又叫分辨本领。分为点分辨率、线分辨率、信息分辨率等多个参数。通常我们Z为关心的是点分辨率。

　　d) 放大倍率。增加中间镜的数量，我们几乎可以无限制地增加电子显微镜的放大倍率。但是，电子显微镜的分辨率是由其加速电压、物镜球差、色差系数等参量所决定的，无限制地增加放大倍率只能使我们得到一张模糊的图像。同时，图像的亮度将随倍率的提高而降低，这对实验工作不利。所以，现代TEM的Z大放大倍率都只在一百万倍左右。

　　e)样品台倾转角。倾转角的大小取决于样品台和物镜种类。