透射電子顯微鏡的成像原理介紹

        透射電子顯微鏡的結(jié)構(gòu)包括兩部分：主要部分是照明系統(tǒng)、成像系統(tǒng)和觀察攝影室；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）、柵極和陽極組成。加熱燈絲發(fā)射電子束。當(dāng)電壓施加到陽極時(shí)，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(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，可以看到發(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)聚光透鏡的電流來調(diào)節(jié)。
        樣品上需要照射的區(qū)域的大小與放大倍數(shù)有關(guān)。放大倍數(shù)越高，照明區(qū)域越小。因此，需要更細(xì)的電子束來照射樣品。電子槍直接發(fā)射的電子束的束斑尺寸較大，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。這項(xiàng)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分別代表第一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叉點(diǎn)設(shè)置成縮小圖像，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，以便以不同的傾斜角度照射樣品。
         2、成像系統(tǒng)
        該系統(tǒng)包括樣品室、物鏡、中間鏡、對(duì)比光闌、衍射光闌、投影透鏡等電子光學(xué)元件。樣品室有一套機(jī)制，確保在頻繁更換樣品時(shí)不會(huì)損壞主體的真空。樣品可以在 X 和 Y 方向移動(dòng)，以便找到要觀察的位置。會(huì)聚透鏡獲得的平行電子束照射樣品，穿過樣品后攜帶反映樣品特性的信息。電子圖像是在物鏡和反差光闌的作用下形成的，再經(jīng)中間鏡和投影透鏡放大。在熒光屏上獲得最終的電子圖像。
        照明系統(tǒng)提供一束相干照明電子束，通過樣品后攜帶樣品的結(jié)構(gòu)信息, 向不同方向傳播（例如，當(dāng)存在滿足布拉格方程的晶面群時(shí)，可能會(huì)在與入射光束相交的方向產(chǎn)生2個(gè)角度的衍射光束）。物鏡會(huì)來自樣品的不同部分，具有相同的傳播方向。電子會(huì)聚成后焦平面上的一個(gè)光點(diǎn)，向不同方向傳播的電子相應(yīng)地形成不同的光點(diǎn)。零散射角的直射光束會(huì)聚在物鏡的焦點(diǎn)處，形成一個(gè)中心光斑。這樣，在物鏡的背面焦平面上就形成了衍射圖案。在物鏡的像面上，這些電子束重新組合以進(jìn)行相干成像。通過調(diào)節(jié)中間透鏡的透鏡電流，使中間透鏡的物面與物鏡的后焦面重合，可以在熒光屏上顯示出來。上述得到的衍射圖樣可以使中間透鏡的物面與物鏡的像面重合，從而得到顯微圖像。通過兩個(gè)中間鏡的配合，可以在更大的范圍內(nèi)調(diào)節(jié)相機(jī)的長度和放大倍率。
         3.觀察攝影室
        電子圖像反映在熒光屏上。熒光光與電子束電流成正比。用電子干板代替熒光屏拍照。干版的感光能力與其波長有關(guān)。
         4. 真空系統(tǒng)
        真空系統(tǒng)由機(jī)械泵、油擴(kuò)散泵、離子泵、真空測量儀和真空管道組成。它的作用是排除鏡筒內(nèi)的氣體，使鏡筒的真空度至少要達(dá)到10-5托，zui  好的真空度可以達(dá)到10-9-10-10托。如果真空度低，電子和氣體分子之間的碰撞會(huì)引起散射并影響對(duì)比度。還會(huì)引起電子?xùn)排c陽極之間的高壓電離，引起極間放電。殘留氣體還會(huì)腐蝕燈絲并污染樣品。
         5、電源控制系統(tǒng)
        加速電壓和鏡頭磁流的不穩(wěn)定性會(huì)引起嚴(yán)重的色差，降低電子顯微鏡的分辨率，因此加速電壓和鏡頭電流的穩(wěn)定性是衡量電子顯微鏡性能的重要標(biāo)準(zhǔn)。 TEM電路主要由以下部分組成：高壓直流電源、透鏡激勵(lì)電源、偏轉(zhuǎn)線圈電源、電子槍燈絲加熱電源、真空系統(tǒng)控制電路、真空泵電源、相機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置和自動(dòng)曝光電路。
        此外，許多高性能電子顯微鏡還配備了掃描附件、能譜、電子能量損失譜。