透射電鏡是觀察和分析材料的形貌、組織和結(jié)構(gòu)的有效工具。透射電鏡用聚焦電子束作照明源，使用對(duì)電子束透明的薄膜試樣，以透過試樣的透射電子束或衍射電子束所形成的圖像來分析試樣內(nèi)部的顯微組織結(jié)構(gòu)。

透射電鏡的原理

　　一、透射電鏡的工作原理

　　所謂電子顯微鏡是以電子束為照明光源的顯微鏡。由于電子束在外部磁場(chǎng)或電場(chǎng)的作用下可以發(fā)生彎曲，形成類似于可見光通過玻璃時(shí)的折射現(xiàn)象，所以就可以利用這一物理效應(yīng)制造出電子束的“透鏡”。透射電鏡是利用透過樣品的電子束來成像，這一點(diǎn)有別于掃描電子顯微鏡。現(xiàn)代透射電鏡的分辨本領(lǐng)已經(jīng)可達(dá)0.1nm。

　　二、透射電鏡的成像原理

　　金相顯微鏡及掃描電鏡均只能觀察物質(zhì)表面的微觀形貌，它無法獲得物質(zhì)內(nèi)部的信息，而透射電鏡由于入射電子投射試樣后，將與試樣內(nèi)部原子發(fā)生相互作用，從而改變其能量及運(yùn)動(dòng)方向。顯然，不同結(jié)構(gòu)有不同的相互作用。這樣，就可以根據(jù)投射電子圖像和相互作用的復(fù)雜性，因此所獲得的圖像也很復(fù)雜。它不像表面形貌那樣直觀，易懂。

　　電子透過試樣所得到的投射電子束的強(qiáng)度及方向均發(fā)生了變化，由于試樣各部分的組織結(jié)構(gòu)不同，因而透射到熒光屏上的各點(diǎn)強(qiáng)度是不均勻的，這種強(qiáng)度的分布不均勻分布現(xiàn)象就稱為襯度，所獲得的電子像稱為透射電子襯度像。其形成機(jī)制有兩種：

　　1、相位襯度

　　如果透射束映射可以重新組合，從而保持他們的振幅和位相，則可只得到產(chǎn)生衍射的。那些晶體面的晶格像，或者一個(gè)個(gè)原子的晶體結(jié)構(gòu)像。僅適用于很薄的晶體試樣(約100埃)。

　　2、振幅襯度

　　振幅襯度是由于入射電子通過試樣時(shí)，與試樣內(nèi)原子發(fā)生相互作用而發(fā)生振幅的變化，引起反差。振幅襯度主要有質(zhì)量襯度和衍射襯度二種：

　?、儋|(zhì)厚襯度：由于試樣的質(zhì)量和厚度不同，各部分對(duì)于入射電子發(fā)生相互作用，產(chǎn)生的吸收與散射程度不同，而使得透射電子束的強(qiáng)度分布不同，形成反差。稱為質(zhì)厚襯度。

　?、谘苌湟r度：其主要是由于晶體試樣滿足布拉格反射條件程度差異以及結(jié)構(gòu)振幅不同而形成電子圖像反差。它僅屬于晶體結(jié)構(gòu)物質(zhì)，對(duì)于非晶體試樣是不存在的。

透射電鏡的特點(diǎn)

　　透射電鏡是以電子束透過樣品經(jīng)過聚焦與放大后所產(chǎn)生的物像，投射到熒光屏上或照相底片上進(jìn)行觀察。透射電鏡的分辨率為0.1~0.2nm，放大倍數(shù)為幾萬~幾十萬倍。

　　由于電子易散射或被物體吸收，故穿透力低，必須制備更薄的超薄切片(通常為50~100nm)。其制備過程與石蠟切片相似，但要求極嚴(yán)格。要在機(jī)體死亡后的數(shù)分鐘釣取材，組織塊要小，常用戊二醛和餓酸進(jìn)行雙重固定樹脂包埋，用特制的超薄切片機(jī)切成超薄切片，再經(jīng)醋酸鈾和檸檬酸鉛等進(jìn)行電子染色。

　　透射電鏡電子束投射到樣品時(shí)，可隨組織構(gòu)成成分的密度不同而發(fā)生相應(yīng)的電子發(fā)射，如電子束投射到質(zhì)量大的結(jié)構(gòu)時(shí)，電子被散射的多，因此投射到熒光屏上的電子少而呈暗像，電子照片上則呈黑色，稱電子密度高。反之，則稱為電子密度低。

透射電鏡主要的性能參數(shù)

　　1、分辨率

　　分辨率是透射電鏡的Z主要性能指標(biāo)，表征電鏡顯示亞顯微組織、結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)的能力。透射電鏡的分辨率分為點(diǎn)分辨率和線分辨率兩種。點(diǎn)分辨率能分辨兩點(diǎn)之間的Z短距離，線分辨率能分辨兩條線之間的Z短距離，通過拍攝已知晶體的晶格象測(cè)定，又稱晶格分辨率。

　　2、放大倍數(shù)

　　透射電鏡的放大倍數(shù)是指電子圖像對(duì)于所觀察試樣區(qū)的線性放大率。目前高性能透射電鏡的放大倍數(shù)范圍為80~100萬倍。不僅考慮Zgao和Zdi放大倍數(shù)，還要考慮是否覆蓋低倍到高倍的整個(gè)范圍。將儀器的Z小可分辨距離放大到人眼可分辨距離所需的放大倍數(shù)稱為有效放大倍數(shù)。

　　3、加速電壓

　　加速電壓是指電子槍陽極相對(duì)于陰極燈絲的電壓，決定了發(fā)射的電子的波長(zhǎng)λ。電壓越高，電子束對(duì)樣品的穿透能力越強(qiáng)(厚試樣)、分辨率越高、對(duì)試樣的輻射損傷越小。普通透射電鏡的ZgaoV一般為100kV和200kV，通常所說的V是指可達(dá)到的Zgao加速電壓。高分辨透射電子顯微鏡。