透射電子顯微鏡原理及結構

        透射電子顯微鏡（英文：Transmission Electron Microscope，簡稱TEM），簡稱透射電子顯微鏡，是將加速且集中的電子束投射到極薄的樣品上。電子與樣品中的原子碰撞以改變方向，從而產生立體角散射。散射角的大小與樣品的密度和厚度有關，因此可以形成不同明暗的圖像。一般透射電子顯微鏡的分辨率為0.1～0.2nm，放大倍數為數萬至百萬倍。用于觀察超微結構，即光學顯微鏡下看不到的小于0.2μm的結構。它也被稱為“子顯示微結構"。
        
        成像原理
        
        透射電子顯微鏡的成像原理可分為三種情況：
        吸收圖像：當電子撞擊具有高質量和密度的樣品時，主要的相位效應是散射。樣品質量厚度大的地方，電子的散射角大，通過的電子越少，圖像的亮度越暗。早期的透射電子顯微鏡就是基于這個原理。
        衍射圖：電子束被樣品衍射后，樣品不同位置的衍射波幅分布對應樣品中晶體各部分的不同衍射能力。當出現晶體缺陷時，缺陷部分的衍射能力與完整區(qū)域不同，因此衍射碗的振幅分布不均勻，反映了晶體缺陷的分布。
        相位圖像：當樣品薄于 100? 時，電子可以通過樣品，波幅的變化可以忽略不計。成像來自相位的變化。
        
        成分
        
        電子 槍：發(fā)射電子，由陰極、柵極和陽極組成。陰極管發(fā)射出的電子通過柵極上的小孔形成一束射線，經陽極電壓加速后射向電容器，對電子束進行加速加壓。
        聚光鏡：聚焦電子束，可以控制照射強度和光圈角度。
        樣品室：放置待觀察的樣品，并配有可改變樣品角度的傾斜臺，并配有加熱和冷卻設備。
        物鏡：是一種高倍率的近距鏡頭，用于放大電子圖像。物鏡是決定透射電子顯微鏡分辨率和成像質量的關鍵。
        中間透鏡：是一種變倍的弱透鏡，用于將電子圖像放大兩倍。通過調節(jié)中間鏡的電流，可以選擇物體的圖像或電子衍射圖進行放大。
        透射透鏡：是一種高倍率的強透鏡，用于放大中間圖像，然后在熒光屏上成像。
        還有一個兩級真空泵對樣品室進行抽真空，還有一個攝像裝置用于記錄視頻錄制。
        
        透射電子顯微鏡結構包括兩部分：主要部分是照明系統、成像系統和觀察攝像室；輔助部分是真空系統和電氣系統。
         1、照明系統
        該系統分為電子 槍和聚光鏡兩部分。電子 槍由燈絲（陰極）、柵極和陽極組成。加熱燈絲發(fā)射電子束。當電壓施加到陽極時，電子被加速。陽極和陰極之間的電位差是總加速電壓。帶有能量的加速電子從陽極板上的孔中射出。發(fā)射電子束的能量與加速電壓有關，柵極起到控制電子束形狀的作用。電子束具有一定的發(fā)散角。調整聚光透鏡后，有望得到發(fā)散角很小甚至為零的平行電子束。電子束的電流密度（束流）可以通過調節(jié)聚光透鏡的電流來調節(jié)。
        樣品上需要照射的區(qū)域大小與放大倍數有關。放大倍數越高，照射面積越小，因此需要更精細的電子束來照射樣品。電子 槍直接發(fā)射的電子束束斑尺寸較大，相干性也較差。為了更有效地利用這些電子，獲得高亮度、相干性好的照明電子束，以滿足透射電子顯微鏡在不同倍率下的需要，電子 槍 槍發(fā)射的電子束需要進一步會聚，以提供不同的束斑。尺寸。 , 近似平行的照明光束。此任務通常由兩個稱為聚光鏡的電磁透鏡完成。圖中，C1和C2分別代表冷凝器和第二冷凝器。 C1通常保持不變，其作用是將電子 槍的交點變換成縮小圖像，將其尺寸縮小一個數量級以上。此外，照明系統中安裝了光束傾斜裝置，可以輕松地將電子束傾斜2°至3°的范圍，從而以特定的傾斜角度照射樣品。