透射電鏡是利用高能電子束充當(dāng)照明光源而進(jìn)行放大成像的大型顯微分析設(shè)備，透射電鏡是一種具有高分辨率、高放大倍數(shù)的電子光學(xué)儀器，被廣泛應(yīng)用于材料科學(xué)等研究領(lǐng)域。

透射電鏡的作用

　　透射電鏡，可以看到在光學(xué)顯微鏡下無法看清的小于0.2um的細(xì)微結(jié)構(gòu)，這些結(jié)構(gòu)稱為亞顯微結(jié)構(gòu)或超微結(jié)構(gòu)。透射電鏡成像方式與光學(xué)生物顯微鏡相似，只是以電子透鏡代替玻璃透鏡。

　　透射電鏡按加速電壓分類，通常可分為常規(guī)電鏡(100kV)、高壓電鏡(300kV)和超高壓電鏡(500kV以上)。提高加速電壓，可縮短入射電子的波長。一方面有利于提高透射電鏡的分辨率;同時(shí)又可以提高對(duì)試樣的穿透能力，這不僅可以放寬對(duì)試樣減薄的要求，而且厚試樣與近二維狀態(tài)的薄試樣相比，更接近三維的實(shí)際情況，在自然科學(xué)研究中起到日益重要的作用。

透射電鏡的基本原理

　　透射電鏡由以下幾大部分組成：照明系統(tǒng)，成像光學(xué)系統(tǒng);記錄系統(tǒng);真空系統(tǒng);電氣系統(tǒng)。成像光學(xué)系統(tǒng)又稱鏡筒，是透射電鏡的主體。

　　照明系統(tǒng)主要由電子槍和聚光鏡組成。電子槍是發(fā)射電子的照明光源。聚光鏡是把電子槍發(fā)射出來的電子會(huì)聚而成的交叉點(diǎn)進(jìn)一步會(huì)聚后照射到樣品上。照明系統(tǒng)的作用就是提供一束亮度高、照明孔徑角小、平行度好、束流穩(wěn)定的照明源。

　　成像系統(tǒng)主要由物鏡、中間鏡和投影鏡組成。物鏡是用來形成diyi幅高分辨率電子顯微圖像或電子衍射花樣的透鏡。透射電鏡分辨本領(lǐng)的高低主要取決于物鏡。因?yàn)槲镧R的任何缺陷都被成像系統(tǒng)中其它透鏡進(jìn)一步放大。欲獲得物鏡的高分辨率，必須盡可能降低像差。通常采用強(qiáng)激磁，短焦距的物鏡。物鏡是一個(gè)強(qiáng)激磁短焦距的透鏡，它的放大倍數(shù)較高，一般為100-300倍。目前，高質(zhì)量的物鏡其分辨率可達(dá)0.1nm左右。中間鏡是一個(gè)弱激磁的長焦距變倍透鏡，可在0-20倍范圍調(diào)節(jié)。

　　在透射電鏡操作過程中，主要是利用中間鏡的可變倍率來控制透射電鏡的放大倍數(shù)。投影鏡的作用是把經(jīng)中間鏡放大(或縮小)的像(電子衍射花樣)進(jìn)一步放大，并投影到熒光屏上，它和物鏡一樣，是一個(gè)短焦距的強(qiáng)磁透鏡。投影鏡的激磁電流是固定的。因?yàn)槌上耠娮邮M(jìn)入投影鏡時(shí)孔鏡角很小(約0.001rad)，因此它的景深和焦距都非常大。即使改變中間鏡的放大倍數(shù)，使顯微鏡的總放大倍數(shù)有很大的變化，也不會(huì)影響圖像的清晰度。有時(shí)，中間鏡的像平面還會(huì)出現(xiàn)一定的位移，由于這個(gè)位移距離仍處于投影鏡的景深范圍之內(nèi)，因此，在熒光屏上的圖像仍舊是清晰的。

　　觀察和記錄裝置包括熒光屏和照相機(jī)構(gòu)，在熒光屏下面放置一下可以自動(dòng)換片的照相暗盒。照相時(shí)只要把熒光屏豎起，電子束即可使照相底片曝光。由于透射電鏡的焦長很大，雖然熒光屏和底片之間有數(shù)十厘米的間距，仍能得到清晰的圖像。

透射電鏡明暗場(chǎng)成像原理

　　明暗場(chǎng)成像是透射電鏡Z基本也是Z常用的技術(shù)方法，其操作比較容易，這里僅對(duì)暗場(chǎng)像操作及其要點(diǎn)簡單介紹如下：

　?、僭诿鲌?chǎng)像下尋找感興趣的視場(chǎng)。

　　②插入選區(qū)光欄圍住所選擇的視場(chǎng)。

　?、郯础把苌洹卑粹o轉(zhuǎn)入衍射操作方式，取出物鏡光欄，此時(shí)熒光屏上將顯示選區(qū)域內(nèi)晶體產(chǎn)生的衍射花樣。為獲得較強(qiáng)的衍射束，可適當(dāng)?shù)膬A轉(zhuǎn)樣品調(diào)整其取向。

　?、軆A斜入射電子束方向，使用于成像的衍射束與透射電鏡光鈾平行，此時(shí)該衍射斑點(diǎn)應(yīng)位于熒光屏ZX。

　?、莶迦胛镧R光欄套住熒光屏ZX的衍射斑點(diǎn)，轉(zhuǎn)入成像操作方式，取出選區(qū)光欄。此時(shí)，熒光屏上顯示的圖像即為該衍射束形成的暗場(chǎng)像。通過傾斜入射束方向，把成像的衍射束調(diào)整至光軸方向，這樣可以減小球差，獲得高質(zhì)量的圖像。用這種方式形成的暗場(chǎng)像稱為ZX暗場(chǎng)像。在傾斜入射束時(shí)，應(yīng)將透射斑移至原強(qiáng)衍射斑(hkl)位置，而(hkl)弱衍射斑相應(yīng)地移至熒光屏ZX，而變成強(qiáng)衍射斑點(diǎn)，這一點(diǎn)應(yīng)該在操作時(shí)引起注意。