透射电子显微镜原理及结构

        透射电子显微镜（英文：Transmission Electron Microscope，简称TEM），简称透射电子显微镜，是将加速且集中的电子束投射到极薄的样品上。电子与样品中的原子碰撞以改变方向，从而产生立体角散射。散射角的大小与样品的密度和厚度有关，因此可以形成不同明暗的图像。一般透射电子显微镜的分辨率为0.1～0.2nm，放大倍数为数万至百万倍。用于观察超微结构，即光学显微镜下看不到的小于0.2μm的结构。它也被称为“子显示微结构"。
        
        成像原理
        
        透射电子显微镜的成像原理可分为三种情况：
        吸收图像：当电子撞击具有高质量和密度的样品时，主要的相位效应是散射。样品质量厚度大的地方，电子的散射角大，通过的电子越少，图像的亮度越暗。早期的透射电子显微镜就是基于这个原理。
        衍射图：电子束被样品衍射后，样品不同位置的衍射波幅分布对应样品中晶体各部分的不同衍射能力。当出现晶体缺陷时，缺陷部分的衍射能力与完整区域不同，因此衍射碗的振幅分布不均匀，反映了晶体缺陷的分布。
        相位图像：当样品薄于 100Å 时，电子可以通过样品，波幅的变化可以忽略不计。成像来自相位的变化。
        
        成分
        
        电子 枪：发射电子，由阴极、栅极和阳极组成。阴极管发射出的电子通过栅极上的小孔形成一束射线，经阳极电压加速后射向电容器，对电子束进行加速加压。
        聚光镜：聚焦电子束，可以控制照射强度和光圈角度。
        样品室：放置待观察的样品，并配有可改变样品角度的倾斜台，并配有加热和冷却设备。
        物镜：是一种高倍率的近距镜头，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。
        中间透镜：是一种变倍的弱透镜，用于将电子图像放大两倍。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进行放大。
        透射透镜：是一种高倍率的强透镜，用于放大中间图像，然后在荧光屏上成像。
        还有一个两级真空泵对样品室进行抽真空，还有一个摄像装置用于记录视频录制。
        
        透射电子显微镜结构包括两部分：主要部分是照明系统、成像系统和观察摄像室；辅助部分是真空系统和电气系统。
         1、照明系统
        该系统分为电子 枪和聚光镜两部分。电子 枪由灯丝（阴极）、栅极和阳极组成。加热灯丝发射电子束。当电压施加到阳极时，电子被加速。阳极和阴极之间的电位差是总加速电压。带有能量的加速电子从阳极板上的孔中射出。发射电子束的能量与加速电压有关，栅极起到控制电子束形状的作用。电子束具有一定的发散角。调整聚光透镜后，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（束流）可以通过调节聚光透镜的电流来调节。
        样品上需要照射的区域大小与放大倍数有关。放大倍数越高，照射面积越小，因此需要更精细的电子束来照射样品。电子 枪直接发射的电子束束斑尺寸较大，相干性也较差。为了更有效地利用这些电子，获得高亮度、相干性好的照明电子束，以满足透射电子显微镜在不同倍率下的需要，电子 枪 枪发射的电子束需要进一步会聚，以提供不同的束斑。尺寸。 , 近似平行的照明光束。此任务通常由两个称为聚光镜的电磁透镜完成。图中，C1和C2分别代表冷凝器和第二冷凝器。 C1通常保持不变，其作用是将电子 枪的交点变换成缩小图像，将其尺寸缩小一个数量级以上。此外，照明系统中安装了光束倾斜装置，可以轻松地将电子束倾斜2°至3°的范围，从而以特定的倾斜角度照射样品。