透射电镜功能及特点

　　透射电镜，全称透射电子显微镜。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。

透射电镜简介

　　透射电镜，是把经加速和聚集的电子束投射到非常薄的样品上，电子与样品中的原子碰撞而改变方向，从而产生立体角散射。散射角的大小与样品的密度、厚度相关，因此可以形成明暗不同的影像，影像将在放大、聚焦后在成像器件(如荧光屏、胶片、以及感光耦合组件)上显示出来。

　　由于电子的德布罗意波长非常短，透射电子显微镜的分辨率比光学显微镜高的很多，可以达0.1～0.2nm，放大倍数为几万～百万倍。因此，使用透射电子显微镜可以用于观察样品的精细结构，甚至可以用于观察仅仅一列原子的结构，比光学显微镜所能够观察到的Z小的结构小数万倍。

　　在放大倍数较低的时候，透射电镜成像的对比度主要是由于材料不同的厚度和成分造成对电子的吸收不同而造成的。而当放大率倍数较高的时候，复杂的波动作用会造成成像的亮度的不同，因此需要专业知识来对所得到的像进行分析。通过使用透射电镜不同的模式，可以通过物质的化学特性、晶体方向、电子结构、样品造成的电子相移以及通常的对电子吸收对样品成像。

透射电镜的主要功能

　　对于材料科学的研究而言，透射电镜已经成为了一种不可或缺的研究工具，以至于在今天，已经很难想象如果没有透射电镜的帮助，该如何深入开展材料科学的研究工作。

　　透射电镜的主要功能有：

　　1、利用质厚衬度(又称吸收衬度)像，对样品进行一般形貌观察;

　　2、利用电子衍射、微区电子衍射、会聚束电子衍射物等技术对样品进行物相分析，从而确定材料的物相、晶系，甚至空间群;

　　3、利用高分辨电子显微术可以直接“看”到晶体中原子或原子团在特定方向上的结构投影这一特点，确定晶体结构，大于100nm物体用低压、低分辨电镜即可观察。介于100nm-10nm之间的物体用高压、低分辨电镜勉强可见。小于10nm的物体必须选用高压、高分辨电镜才能够进行观察。

　　4、利用衍衬像和高分辨电子显微像技术，观察晶体中存在的结构缺陷，确定缺陷的种类、估算缺陷密度;界面观察选用低压、低分辨电镜。位错观察可用高压、低分辨电镜，选用高压、高分辨为佳。层错观察选用高压、高分辨电镜。典位错观察方法是金相腐蚀法，指通过腐蚀使位错露头形成“蚀坑”，使其可见，是间接观察，效果较差。高压、低分辨透射电镜可以直接观察位错，效果好。高压、高分辨透射电镜可以直接观察位错，效果更好。

　　5、利用透射电镜所附加的能量色散X射线谱仪或电子能量损失谱仪对样品的微区化学成分进行分析;

　　6、利用带有扫描附件和能量色散X射线谱仪的透射电镜，或者利用带有图像过滤器的透射电镜，对样品中的元素分布进行分析，确定样品中是否有成分偏析。

透射电镜的特点

　　1、由于样品制备技术的限制，对大多数生物样品来说，一般只能达到2nm的分辨率。

　　2、透射电镜图像的分辨能力不仅取决于电镜本身的分辨率，而且取决于样品结构的反差。

　　3、透射电镜所用的光源是电子波，波长在非可见光范围内无颜色反应，所形成的图像是黑白图像，要求图像必须具有一定的反差。

　　4、生物体组织和细胞成分主要有C\H\O\N等轻元素组成，它们的原子序数较低，电子散射能力弱，相互之间的差别又很小，电镜下的图像反差一般较低。

　　5、由于电子束的穿透能力较弱，样品必须制成超薄切片。

　　6、观察面小，载网直接能够为3mm，超薄切片范围为0.3-0.8mm。

　　7、电子束的强烈照射，易损伤样品，发生变形、升华等，甚至被击穿破裂，可能使观察结构产生假象。

　　8、观察时透射电镜镜筒必须保持真空，为了保证样品在真空下不损伤，对样品要求应无水分。因此，不能观察活体的生物样本。

　　9、生物制样复杂，在步骤繁多的制样过程中，样品容易产生收缩、膨胀、破碎以及内含物丢失丢失等结构改变。