透射電子顯微鏡原理及結(jié)構(gòu)

        透射電子顯微鏡（英文：Transmission Electron Microscope，簡(jiǎn)稱TEM），簡(jiǎn)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(chǎn)生立體角散射。散射角的大小與樣品的密度和厚度有關(guān)，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(shù)為數(shù)萬(wàn)至百萬(wàn)倍。用于觀察超微結(jié)構(gòu)，即光學(xué)顯微鏡下看不到的小于0.2μm的結(jié)構(gòu)。它也被稱為“子顯示微結(jié)構(gòu)"。
        
        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?qǐng)D像：當(dāng)電子撞擊具有高質(zhì)量和密度的樣品時(shí)，主要的相位效應(yīng)是散射。樣品質(zhì)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(gè)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(duì)應(yīng)樣品中晶體各部分的不同衍射能力。當(dāng)出現(xiàn)晶體缺陷時(shí)，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(dāng)樣品薄于 100? 時(shí)，電子可以通過樣品，波幅的變化可以忽略不計(jì)。成像來(lái)自相位的變化。
        
        成分
        
        電子 槍：發(fā)射電子，由陰極、柵極和陽(yáng)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(jīng)陽(yáng)極電壓加速后射向電容器，對(duì)電子束進(jìn)行加速加壓。
        聚光鏡：聚焦電子束，可以控制照射強(qiáng)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(tái)，并配有加熱和冷卻設(shè)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(zhì)量的關(guān)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(diào)節(jié)中間鏡的電流，可以選擇物體的圖像或電子衍射圖進(jìn)行放大。
        透射透鏡：是一種高倍率的強(qiáng)透鏡，用于放大中間圖像，然后在熒光屏上成像。
        還有一個(gè)兩級(jí)真空泵對(duì)樣品室進(jìn)行抽真空，還有一個(gè)攝像裝置用于記錄視頻錄制。
        
        透射電子顯微鏡結(jié)構(gòu)包括兩部分：主要部分是照明系統(tǒng)、成像系統(tǒng)和觀察攝像室；輔助部分是真空系統(tǒng)和電氣系統(tǒng)。
         1、照明系統(tǒng)
        該系統(tǒng)分為電子 槍和聚光鏡兩部分。電子 槍由燈絲（陰極）、柵極和陽(yáng)極組成。加熱燈絲發(fā)射電子束。當(dāng)電壓施加到陽(yáng)極時(shí)，電子被加速。陽(yáng)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(yáng)極板上的孔中射出。發(fā)射電子束的能量與加速電壓有關(guān)，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(diào)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(diào)節(jié)聚光透鏡的電流來(lái)調(diào)節(jié)。
        樣品上需要照射的區(qū)域大小與放大倍數(shù)有關(guān)。放大倍數(shù)越高，照射面積越小，因此需要更精細(xì)的電子束來(lái)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(jìn)一步會(huì)聚，以提供不同的束斑。尺寸。 , 近似平行的照明光束。此任務(wù)通常由兩個(gè)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(diǎn)變換成縮小圖像，將其尺寸縮小一個(gè)數(shù)量級(jí)以上。此外，照明系統(tǒng)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。