透射电镜技术

　　透射电镜是观察和分析材料的形貌、组织和结构的有效工具。透射电镜用聚焦电子束作照明源，使用对电子束透明的薄膜试样，以透过试样的透射电子束或衍射电子束所形成的图像来分析试样内部的显微组织结构。

透射电镜的原理

　　一、透射电镜的工作原理

　　所谓电子显微镜是以电子束为照明光源的显微镜。由于电子束在外部磁场或电场的作用下可以发生弯曲，形成类似于可见光通过玻璃时的折射现象，所以就可以利用这一物理效应制造出电子束的“透镜”。透射电镜是利用透过样品的电子束来成像，这一点有别于扫描电子显微镜。现代透射电镜的分辨本领已经可达0.1nm。

　　二、透射电镜的成像原理

　　金相显微镜及扫描电镜均只能观察物质表面的微观形貌，它无法获得物质内部的信息，而透射电镜由于入射电子投射试样后，将与试样内部原子发生相互作用，从而改变其能量及运动方向。显然，不同结构有不同的相互作用。这样，就可以根据投射电子图像和相互作用的复杂性，因此所获得的图像也很复杂。它不像表面形貌那样直观，易懂。

　　电子透过试样所得到的投射电子束的强度及方向均发生了变化，由于试样各部分的组织结构不同，因而透射到荧光屏上的各点强度是不均匀的，这种强度的分布不均匀分布现象就称为衬度，所获得的电子像称为透射电子衬度像。其形成机制有两种：

　　1、相位衬度

　　如果透射束映射可以重新组合，从而保持他们的振幅和位相，则可只得到产生衍射的。那些晶体面的晶格像，或者一个个原子的晶体结构像。仅适用于很薄的晶体试样(约100埃)。

　　2、振幅衬度

　　振幅衬度是由于入射电子通过试样时，与试样内原子发生相互作用而发生振幅的变化，引起反差。振幅衬度主要有质量衬度和衍射衬度二种：

　　①质厚衬度：由于试样的质量和厚度不同，各部分对于入射电子发生相互作用，产生的吸收与散射程度不同，而使得透射电子束的强度分布不同，形成反差。称为质厚衬度。

　　②衍射衬度：其主要是由于晶体试样满足布拉格反射条件程度差异以及结构振幅不同而形成电子图像反差。它仅属于晶体结构物质，对于非晶体试样是不存在的。

透射电镜的特点

　　透射电镜是以电子束透过样品经过聚焦与放大后所产生的物像，投射到荧光屏上或照相底片上进行观察。透射电镜的分辨率为0.1~0.2nm，放大倍数为几万~几十万倍。

　　由于电子易散射或被物体吸收，故穿透力低，必须制备更薄的超薄切片(通常为50~100nm)。其制备过程与石蜡切片相似，但要求极严格。要在机体死亡后的数分钟钓取材，组织块要小，常用戊二醛和饿酸进行双重固定树脂包埋，用特制的超薄切片机切成超薄切片，再经醋酸铀和柠檬酸铅等进行电子染色。

　　透射电镜电子束投射到样品时，可随组织构成成分的密度不同而发生相应的电子发射，如电子束投射到质量大的结构时，电子被散射的多，因此投射到荧光屏上的电子少而呈暗像，电子照片上则呈黑色，称电子密度高。反之，则称为电子密度低。

透射电镜主要的性能参数

　　1、分辨率

　　分辨率是透射电镜的Z主要性能指标，表征电镜显示亚显微组织、结构细节的能力。透射电镜的分辨率分为点分辨率和线分辨率两种。点分辨率能分辨两点之间的Z短距离，线分辨率能分辨两条线之间的Z短距离，通过拍摄已知晶体的晶格象测定，又称晶格分辨率。

　　2、放大倍数

　　透射电镜的放大倍数是指电子图像对于所观察试样区的线性放大率。目前高性能透射电镜的放大倍数范围为80~100万倍。不仅考虑Zgao和Zdi放大倍数，还要考虑是否覆盖低倍到高倍的整个范围。将仪器的Z小可分辨距离放大到人眼可分辨距离所需的放大倍数称为有效放大倍数。

　　3、加速电压

　　加速电压是指电子枪阳极相对于阴极灯丝的电压，决定了发射的电子的波长λ。电压越高，电子束对样品的穿透能力越强(厚试样)、分辨率越高、对试样的辐射损伤越小。普通透射电镜的ZgaoV一般为100kV和200kV，通常所说的V是指可达到的Zgao加速电压。高分辨透射电子显微镜。