透射电子显微镜原理

　　透射电子显微镜主要是把经过加速和聚焦的电子束投射到特别薄的样品上，由于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。散射角的大小和样品的密度、厚度相关，所以形成明暗不同的影响，影像将在放大、聚焦后在成像器件上显示出来。

透射电子显微镜的基本原理

　　1、分辨本领与放大倍数

　　分辨本领是指能够分辨物体上两点之间的Z小距离。光学显微镜与透射电子显微镜的分辨率相差达1000倍，因为光镜的分辨本领受到衍射效应的限制。当光线从一点出发透过显微镜时，所成的像不再是一点而是一个周围带有阴影的光斑。如果物体上两个质点靠得很近，所成的像就可能分辨不清。也就是说，光的波动性给光学显微镜规定了一个分辨本领的限制。光镜的分辨本领Z终只能达到约为照明波长的0.4倍。

　　放大倍数是指物体经过透射电子显微镜放大后的像与物的大小之比。放大了的像还可多次放大，但到一定限度后继续放大时便不能增加细节，这是分辨本领的限制所致。不能增加图像细节的放大倍数称为空放大，而与分辨本领相应的Zgao放大倍数称为有效放大倍数，为眼睛的分辨本领与仪器的分辨本领之比。

　　2、电子波(束)特性

　　为了提高显微镜的分辨本领，就需要寻找波长更短的光波作照明。1924年法国学者德.布罗依等人创立了波动力学，提出了物质波的概念，指出高速运动的粒子不仅具有粒子性，而且具有波动性。这个假设不久就为电子衍射实验所证实。衍射是波动的特性，高速运动的电子能发生衍射，证明它是一种波。它具有波动所具有的共同特征量——波长、频率、振幅、相位等，并且服从于波动的规律。

　　3、磁透镜的光学性质和聚焦原理

　　电镜实质上是电子透镜的组合。电子透镜有静电透镜和磁透镜二种。

　　磁透镜的聚焦原理：电子在进入磁场后受到磁场(洛伦兹力)作用，使电子束产生两种运动——旋转和折射，而电子在磁场中的旋转与折射是各自进行的。因此，在讨论磁透镜的聚焦作用时就可以暂不考虑电子的旋转，这样，电子在磁透镜的折射与光通过玻璃凸透镜的聚焦作用相似了。正如玻璃凸透镜可用于放大成像一样。磁透镜也能用于放大成像，而且还可以借用几何光学中的光线作图法与术语，如用焦点、焦距、物距、像距等概念来描述电子在磁透镜的运动轨迹。

透射电子显微镜的结构

　　1、照明系统：

　　透射电子显微镜照明系统由电子枪、聚光镜和相应的平移对中、倾斜调节装置组成，其作用是提供一束亮度高、相干性好喝束流稳定的照明源。为满足ZX暗物成像的要哦球，照明电子束可在2°-3°范围内倾斜。

　　2、样品室：

　　透射电子显微镜样品室的主要作用通过样品室承载样品台，并能使样品移动，以便选择感兴趣的样品视域，在借助双倾样品座，以使样品位于所虚的晶体位向进行观察。样品室内还可分别装上具有加热、冷却或拉伸等各种功能的侧插式样品座，以满足相变、形变等过程的动态观察，但动态拉伸观察样品座原先只具有单倾功能，即只能使样品绕样品杆长轴方向旋转。

　　3、成像系统：

　　成像系统是由物镜、中间镜和投影镜组成。物镜是成像系统的diyi级透镜，它的分辨本领决定了透射电子显微镜的分辨率。因此，为了获得Zgao分辨、高质量的图像，物镜采用强激磁、短焦距透镜以减少像差，借助物镜光阑降低球差，提高衬度，配有 消像散器消除像散。中间镜和投影镜是将来自物镜给出的样品形貌像或衍射花样进行分级放大。

　　4、图像观察与记录系统：

　　该系统由荧光屏、照相机和数据显示器等组成。投影镜给出的Z终像显示在荧光屏上以被观察，当荧光屏被竖起时，就被记录在其下方的照相底片上。

　　5、真空和供电系统：

　　透射电子显微镜真空系统是为了保证电子在镜筒内整个狭长的通道中不与空气分子碰撞而改变电子原有的轨迹，同时为了保证高压稳定度和防止样品污染。不同的电子枪要求不同的真空度。一般常用机械泵加上油扩散泵抽真空，为了降低真空室内残余油蒸汽含量或提高真空度，可采用双扩散泵或改用无油的涡轮分子泵。