透射電子顯微鏡原理

　　透射電子顯微鏡原理

　　透射電子顯微鏡主要是把經(jīng)過加速和聚焦的電子束投射到特別薄的樣品上，由于電子與樣品中的原子碰撞而改變方向，從而產(chǎn)生立體角散射。散射角的大小和樣品的密度、厚度相關(guān)，所以形成明暗不同的影響，影像將在放大、聚焦后在成像器件上顯示出來。

　　透射電子顯微鏡的基本原理

　　1、分辨本領(lǐng)與放大倍數(shù)

　　分辨本領(lǐng)是指能夠分辨物體上兩點之間的Z小距離。光學顯微鏡與透射電子顯微鏡的分辨率相差達1000倍，因為光鏡的分辨本領(lǐng)受到衍射效應(yīng)的限制。當光線從一點出發(fā)透過顯微鏡時，所成的像不再是一點而是一個周圍帶有陰影的光斑。如果物體上兩個質(zhì)點靠得很近，所成的像就可能分辨不清。也就是說，光的波動性給光學顯微鏡規(guī)定了一個分辨本領(lǐng)的限制。光鏡的分辨本領(lǐng)Z終只能達到約為照明波長的0.4倍。

　　放大倍數(shù)是指物體經(jīng)過透射電子顯微鏡放大后的像與物的大小之比。放大了的像還可多次放大，但到一定限度后繼續(xù)放大時便不能增加細節(jié)，這是分辨本領(lǐng)的限制所致。不能增加圖像細節(jié)的放大倍數(shù)稱為空放大，而與分辨本領(lǐng)相應(yīng)的Zgao放大倍數(shù)稱為有效放大倍數(shù)，為眼睛的分辨本領(lǐng)與儀器的分辨本領(lǐng)之比。

　　2、電子波(束)特性

　　為了提高顯微鏡的分辨本領(lǐng)，就需要尋找波長更短的光波作照明。1924年法國學者德.布羅依等人創(chuàng)立了波動力學，提出了物質(zhì)波的概念，指出高速運動的粒子不僅具有粒子性，而且具有波動性。這個假設(shè)不久就為電子衍射實驗所證實。衍射是波動的特性，高速運動的電子能發(fā)生衍射，證明它是一種波。它具有波動所具有的共同特征量——波長、頻率、振幅、相位等，并且服從于波動的規(guī)律。

　　3、磁透鏡的光學性質(zhì)和聚焦原理

　　電鏡實質(zhì)上是電子透鏡的組合。電子透鏡有靜電透鏡和磁透鏡二種。

　　磁透鏡的聚焦原理：電子在進入磁場后受到磁場(洛倫茲力)作用，使電子束產(chǎn)生兩種運動——旋轉(zhuǎn)和折射，而電子在磁場中的旋轉(zhuǎn)與折射是各自進行的。因此，在討論磁透鏡的聚焦作用時就可以暫不考慮電子的旋轉(zhuǎn)，這樣，電子在磁透鏡的折射與光通過玻璃凸透鏡的聚焦作用相似了。正如玻璃凸透鏡可用于放大成像一樣。磁透鏡也能用于放大成像，而且還可以借用幾何光學中的光線作圖法與術(shù)語，如用焦點、焦距、物距、像距等概念來描述電子在磁透鏡的運動軌跡。

　　透射電子顯微鏡的結(jié)構(gòu)

　　1、照明系統(tǒng)：

　　透射電子顯微鏡照明系統(tǒng)由電子槍、聚光鏡和相應(yīng)的平移對中、傾斜調(diào)節(jié)裝置組成，其作用是提供一束亮度高、相干性好喝束流穩(wěn)定的照明源。為滿足中心暗物成像的要哦球，照明電子束可在2°-3°范圍內(nèi)傾斜。

　　2、樣品室：

　　透射電子顯微鏡樣品室的主要作用通過樣品室承載樣品臺，并能使樣品移動，以便選擇感興趣的樣品視域，在借助雙傾樣品座，以使樣品位于所虛的晶體位向進行觀察。樣品室內(nèi)還可分別裝上具有加熱、冷卻或拉伸等各種功能的側(cè)插式樣品座，以滿足相變、形變等過程的動態(tài)觀察，但動態(tài)拉伸觀察樣品座原先只具有單傾功能，即只能使樣品繞樣品桿長軸方向旋轉(zhuǎn)。

　　3、成像系統(tǒng)：

　　成像系統(tǒng)是由物鏡、中間鏡和投影鏡組成。物鏡是成像系統(tǒng)的diyi級透鏡，它的分辨本領(lǐng)決定了透射電子顯微鏡的分辨率。因此，為了獲得Zgao分辨、高質(zhì)量的圖像，物鏡采用強激磁、短焦距透鏡以減少像差，借助物鏡光闌降低球差，提高襯度，配有消像散器消除像散。中間鏡和投影鏡是將來自物鏡給出的樣品形貌像或衍射花樣進行分級放大。

　　4、圖像觀察與記錄系統(tǒng)：

　　該系統(tǒng)由熒光屏、照相機和數(shù)據(jù)顯示器等組成。投影鏡給出的Z終像顯示在熒光屏上以被觀察，當熒光屏被豎起時，就被記錄在其下方的照相底片上。

　　5、真空和供電系統(tǒng)：

　　透射電子顯微鏡真空系統(tǒng)是為了保證電子在鏡筒內(nèi)整個狹長的通道中不與空氣分子碰撞而改變電子原有的軌跡，同時為了保證高壓穩(wěn)定度和防止樣品污染。不同的電子槍要求不同的真空度。一般常用機械泵加上油擴散泵抽真空，為了降低真空室內(nèi)殘余油蒸汽含量或提高真空度，可采用雙擴散泵或改用無油的渦輪分子泵。

目錄：

透射電子顯微鏡的發(fā)展

透射電子顯微鏡的種類

透射電子顯微鏡的用途

透射電子顯微鏡的原理

透射電子顯微鏡樣品制備

透射電子顯微鏡的操作

透射電子顯微鏡的應(yīng)用

透射電子顯微鏡的技術(shù)

透射電子顯微鏡的結(jié)構(gòu)