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透射式电子显微镜
透射电子显微镜(transmission electronic microscope，TEM)，简称透射电子显微镜，是将加速并集中的电子束投射到非常薄的样品上，电子与样品中的原子发生碰撞改变方向，从而产生固体角散射。散射角与样品的密度和厚度有关，因此可以形成明暗不同的图像。一般透射电镜的分辨率为0.1 ~ 0.2 nm，放大倍数为数万至数百万倍，用于观察超微结构，即光学显微镜下看不清楚的小于0.2 m的结构，也称“亚微结构” 。
操作原理
成像原理类似于光学显微镜。
区别:光学显微镜用可见光作为照明光束，透射电子显微镜用电子作为照明光束；光学显微镜中用于聚焦成像的玻璃透镜和透射电镜中的磁透镜。电子波长极短，与物质的相互作用遵循布拉格方程(λ=2dsinθ)，产生衍射现象。TEM具有高分辨率和结构分析功能。
成像原理
透射电子显微镜的成像原理可分为三种情况:
吸收像:当电子撞击高质量、高密度的样品时，主要的成相作用是散射。样品上质量厚度大的地方对电子的散射角大，通过的电子少，图像亮度暗。早期的透射电子显微镜就是基于这一原理。
衍射像:电子束被样品衍射后，样品不同位置的衍射波的振幅分布对应着样品中晶体各部分的不同衍射能力。当存在晶体缺陷时，缺陷部分与完整区域的衍射能力不同，使得衍射碗的振幅分布不均匀，反映了晶体缺陷的分布。
相位图:当样品薄于100时，电子可以穿过样品，波的振幅变化可以忽略。成像来自于相变。
包裹
电子枪:发射电子，由阴极、栅极和阳极组成。阴极管发射的电子通过栅极上的小孔形成射线束，被阳极电压加速后发射到聚光镜，对电子束进行加速和加压。
聚光镜:可以控制照射强度和孔径角来聚集电子束。
样品间:放置待观察的样品，安装倾斜台改变样品的角度，以及加热和冷却设备。
物镜:是一种高倍率的短距离镜头，用于放大电子图像。物镜是决定透射电子显微镜分辨率和成像质量的关键。
中间镜:放大倍数可变的弱透镜，用来把电子图像放大两倍。通过调节中间镜的电流，可以选择物体的图像或电子衍射图案进行放大。
透射镜:高倍放大的强力镜头，用来放大中间影像，并在荧光屏上成像。
此外，还有两级真空泵空用于对样品室空抽真空，还有一个摄像设备用于记录图像。
透射电镜结构包括两部分:主体部分是照明系统、成像系统和观察相机室；辅助部分是真空系统和电气系统。
1 。灯光系统
该系统分为两部分:电子枪和聚光镜。电子枪由灯丝(阴极)、栅级和阳极组成。加热丝发射电子束。当向阳极施加电压时，电子加速。阳极和阴极之间的电位差就是总加速电压。加速后的电子带着能量从阳极板的孔中发射出来。发射的电子束能量与加速电压有关，栅极起着控制电子束形状的作用。电子束具有一定的发散角，经过聚光镜调节后，有望得到发散角很小甚至为零的平行电子束。电子束的电流密度(束电流)可以通过调节电容器的电流来调节。

文章插图
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样品上被照射区域的大小与放大倍数有关。放大倍数越高，照射面积越小，需要用更细的电子束照射样品。电子枪直接发射的电子束的束斑尺寸大，相干性差。为了更有效地利用这些电子，获得亮度高、相干性好的照明电子束，以满足不同放大倍数下透射电镜的需要，需要对电子枪的子枪发射的电子束进行进一步会聚，以提供不同束斑尺寸的照明束，这些束斑尺寸近似平行。这个任务通常由两个叫做聚光镜的电磁透镜来完成。在图中，C1和C2分别代表第一冷凝器和第二冷凝器。C1总是一样的。它的作用是将电子枪的交叉点缩小成缩小的图像，使其尺寸缩小一个数量级以上。此外，照明系统中还安装了束流倾斜装置，可以很容易地使电子束在2° ~ 3°的范围内倾斜，从而以某些特定的倾斜角度照射样品。

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