透射电镜基本原理

　　透射电镜是利用高能电子束充当照明光源而进行放大成像的大型显微分析设备，透射电镜是一种具有高分辨率、高放大倍数的电子光学仪器，被广泛应用于材料科学等研究领域。

透射电镜的作用

　　透射电镜，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。透射电镜成像方式与光学生物显微镜相似，只是以电子透镜代替玻璃透镜。

　　透射电镜按加速电压分类，通常可分为常规电镜(100kV)、高压电镜(300kV)和超高压电镜(500kV以上)。提高加速电压，可缩短入射电子的波长。一方面有利于提高透射电镜的分辨率;同时又可以提高对试样的穿透能力，这不仅可以放宽对试样减薄的要求，而且厚试样与近二维状态的薄试样相比，更接近三维的实际情况，在自然科学研究中起到日益重要的作用。

透射电镜的基本原理

　　透射电镜由以下几大部分组成：照明系统，成像光学系统;记录系统;真空系统;电气系统。成像光学系统又称镜筒，是透射电镜的主体。

　　照明系统主要由电子枪和聚光镜组成。电子枪是发射电子的照明光源。聚光镜是把电子枪发射出来的电子会聚而成的交叉点进一步会聚后照射到样品上。照明系统的作用就是提供一束亮度高、照明孔径角小、平行度好、束流稳定的照明源。

　　成像系统主要由物镜、中间镜和投影镜组成。物镜是用来形成diyi幅高分辨率电子显微图像或电子衍射花样的透镜。透射电镜分辨本领的高低主要取决于物镜。因为物镜的任何缺陷都被成像系统中其它透镜进一步放大。欲获得物镜的高分辨率，必须尽可能降低像差。通常采用强激磁，短焦距的物镜。物镜是一个强激磁短焦距的透镜，它的放大倍数较高，一般为100-300倍。目前，高质量的物镜其分辨率可达0.1nm左右。中间镜是一个弱激磁的长焦距变倍透镜，可在0-20倍范围调节。

　　在透射电镜操作过程中，主要是利用中间镜的可变倍率来控制透射电镜的放大倍数。投影镜的作用是把经中间镜放大(或缩小)的像(电子衍射花样)进一步放大，并投影到荧光屏上，它和物镜一样，是一个短焦距的强磁透镜。投影镜的激磁电流是固定的。因为成像电子束进入投影镜时孔镜角很小(约0.001rad)，因此它的景深和焦距都非常大。即使改变中间镜的放大倍数，使显微镜的总放大倍数有很大的变化，也不会影响图像的清晰度。有时，中间镜的像平面还会出现一定的位移，由于这个位移距离仍处于投影镜的景深范围之内，因此，在荧光屏上的图像仍旧是清晰的。

　　观察和记录装置包括荧光屏和照相机构，在荧光屏下面放置一下可以自动换片的照相暗盒。照相时只要把荧光屏竖起，电子束即可使照相底片曝光。由于透射电镜的焦长很大，虽然荧光屏和底片之间有数十厘米的间距，仍能得到清晰的图像。

透射电镜明暗场成像原理

　　明暗场成像是透射电镜Z基本也是Z常用的技术方法，其操作比较容易，这里仅对暗场像操作及其要点简单介绍如下：

　　①在明场像下寻找感兴趣的视场。

　　②插入选区光栏围住所选择的视场。

　　③按“衍射”按钮转入衍射操作方式，取出物镜光栏，此时荧光屏上将显示选区域内晶体产生的衍射花样。为获得较强的衍射束，可适当的倾转样品调整其取向。

　　④倾斜入射电子束方向，使用于成像的衍射束与透射电镜光铀平行，此时该衍射斑点应位于荧光屏ZX。

　　⑤插入物镜光栏套住荧光屏ZX的衍射斑点，转入成像操作方式，取出选区光栏。此时，荧光屏上显示的图像即为该衍射束形成的暗场像。通过倾斜入射束方向，把成像的衍射束调整至光轴方向，这样可以减小球差，获得高质量的图像。用这种方式形成的暗场像称为ZX暗场像。在倾斜入射束时，应将透射斑移至原强衍射斑(hkl)位置，而(hkl)弱衍射斑相应地移至荧光屏ZX，而变成强衍射斑点，这一点应该在操作时引起注意。