透射电子显微镜结构

　　透射电子显微镜是观察和分析材料的形貌、组织和结构的有效工具。透射电子显微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。

透射电子显微镜的基本结构

　　透射电子显微镜主要由电子光学系统、电源控制系统和真空系统三大部分组成，其中电子光学系统为电镜的核心部分，它包括照明系统、成像系统和观察记录系统3组成。

　　1、照明系统

　　透射电子显微镜照明系统主要由电子枪和聚光镜组成。

　　电子枪就是产生稳定的电子束流的装置，电子枪发射电子形成照明光源，根据产生电子束的原理的不同，可分为热发射型和场发射型两种。

　　聚光镜是将电子枪发射的电子会聚成亮度高、相干性好、束流稳定的电子束照射样品。电镜一般都采用双聚光镜系统。

　　2、成像系统

　　透射电子显微镜成像系统由物镜、中间镜和投影镜组成。

　　物镜是成像系统中diyi个电磁透镜，强励磁短焦距(f=1~3mm)，放大倍数Mo一般为100～300倍，分辨率高的可达0.1nm左右。物镜的质量好坏直接影响到整过系统的成像质量。物镜未能分辨的结构细节，中间镜和投影镜同样不能分辨，它们只是将物镜的成像进一步放大而已。提高物镜分辨率是提高整个系统成像质量的关键。

　　中间镜是电子束在成像系统中通过的第二个电磁透镜，位于物镜和投影镜之间，弱励磁长焦距(放置光栏需空间)，放大倍数Mi在0～20倍之间。

　　投影镜是成像系统中Z后一个电磁透镜，强励磁短焦距，其作用是将中间镜形成的像进一步放大，并投影到荧光屏上。投影镜景深大，即使中间镜的像发生移动，也不会影响在荧光屏上得到清晰的图像。

　　3、观察记录系统

　　透射电子显微镜观察记录系统主要由荧光屏和照相机构组成。

　　荧光屏是在铝板上均匀喷涂荧光粉制得，主要是在观察分析时使用，当需要拍照时可将荧光屏翻转90°，让电子束在照相底片上感光数秒钟即可成像。荧光屏与感光底片相距有数厘米，但由于投影镜的焦长很大，这样的操作并不影响成像质量，所拍照片依旧清晰。

　　整个透射电子显微镜的光学系统均在真空中工作，但电子枪、镜筒和照相室之间相互独立，均设有电磁阀。可以单独抽真空。更换灯丝、清洗镜筒、照相操作时，均可分别进行，而不影响其他部分的真空状态。为了屏蔽镜体内可能产生的X射线，观察窗由铅玻璃制成，加速电压愈高，配置的铅玻璃就愈厚。此外，在超高压电子显微镜中，由于观察窗的铅玻璃增厚，直接从荧光屏观察微观细节比较困难，此时可运用安置在照相室中的TV相机来完成，曝光时间由图像的亮度自动确定。

透射电子显微镜的主要附件

　　1、样品倾斜装置(样品台)

　　样品台是位于物镜的上下极靴之间承载样品的重要部件，并使样品在极靴孔内平移、倾斜、旋转，以便找到合适的区域或位向，进行有效观察和分析。

　　2、电子束的平移和倾斜装置

　　透射电子显微镜中是靠电磁偏转器来实现电子束的平移和倾斜的。电磁偏转器由上下两个偏置线圈组成，通过调节线圈电流的大小和方向可改变电子束偏转的程度和方向。

　　①当上下偏置线圈的偏转角度相等，但方向相反，实现了电子束的平移。

　　②若上偏置线圈使电子束逆时针偏转θ角，而下偏置线圈使之顺时针偏转θ+β角，则电子束相对于入射方向倾转β角，此时入射点的位置保持不变，这可实现ZX暗场操作。

　　3、消像散器

　　像散是由于电磁透镜的磁场非旋转对称导致的，直接影响透镜的分辨率，为此，在透镜的上下极靴之间安装消像散器，就可基本消除像散。

　　4、光栏

　　光栏是为挡掉发散电子，保证电子束的相干性和电子束照射所选区域而设计的带孔小片。根据安装在透射电子显微镜中的位置不同，光栏可分为聚光镜光栏、物镜光栏和中间镜光栏三种。

　　聚光镜光栏的作用是限制电子束的照明孔径半角。在双聚光镜系统中通常位于第二聚光镜的后焦面上。聚光镜光栏的孔径一般为20～400μm。

　　物镜光栏位于物镜的后焦面上，孔径一般为20～120μm。其作用是：①减小孔径半角，提高成像质量;②进行明场和暗场操作。

　　中间镜光栏位于中间镜的物平面或物镜的像平面上，让电子束通过光栏孔限定的区域，对所选区域进行衍射分析。故中间镜光栏又称选区光栏。