1932年Ruska發(fā)明了以電子束為光源的透射電鏡，電子束的波長要比可見光和紫外光短得多，并且電子束的波長與發(fā)射電子束的電壓平方根成反比，也就是說電壓越高波長越短。目前透射電鏡的分辨力可達0.2nm。

　　透射電鏡的總體結(jié)構(gòu)包括鏡體和輔助系統(tǒng)兩大部分，鏡體部分包含：①照明系統(tǒng)(電子槍G，聚光鏡C1、C2)，②成像系統(tǒng)(樣品室，物鏡O，中間鏡I1、I2，投影鏡P1、P2)，③觀察記錄系統(tǒng)(觀察室、照相室)，④調(diào)校系統(tǒng)(消像散器、束取向調(diào)整器、光闌)。輔助系統(tǒng)包含：①真空系統(tǒng)(機械泵、擴散泵、真空閥、真空規(guī))，②電路系統(tǒng)(電源變換、調(diào)整控制)，③水冷系統(tǒng)。

一、照明系統(tǒng)

　　透射電鏡照明系統(tǒng)包括電子槍和聚光鏡2個主要部件，它的功用主要在于向樣品及成像系統(tǒng)提供亮度足夠的光源，對它的要求是輸出的電子束波長單一穩(wěn)定，亮度均勻一致，調(diào)整方便，像散小。

　　1、電子槍

　　由陰極、陽極和柵極組成。

　　①陰極：

　　陰極是產(chǎn)生自由電子的源頭，一般有直熱式和旁熱式2種，旁熱式陰極是將加熱體和陰極分離，各自保持獨立。在透射電鏡中通常由加熱燈絲)兼做陰極稱為直熱式陰極，材料多用金屬鎢絲制成，其特點是成本低，但亮度低，壽命也較短。燈絲的直徑約為0.10～0.12mm，當(dāng)幾安培的加熱電流流過時，即可開始發(fā)射出自由電子，不過燈絲周圍必須保持高度真空，否則就象漏氣燈泡一樣，加熱的燈絲會在傾刻間被氧化燒毀。燈絲的形狀Z常采用的是發(fā)叉式，也有采用箭斧式或點狀式的，后2種燈絲發(fā)光亮度高，光束尖細(xì)集中，適用于高分辨率透射電鏡照片的拍攝，但使用壽命更短。

　　陰極燈絲被安裝在高絕緣的陶瓷燈座上，既能絕緣、耐受幾千度的高溫，還可以方便更換。燈絲的加熱電流值是連續(xù)可調(diào)的。

　　在一定的界限內(nèi)，燈絲發(fā)射出來的自由電子量與加熱電流強度成正比，但在超越這個界限后，電流繼續(xù)加大，只能降低燈絲的使用壽命，卻不能增大自由電子的發(fā)射量，我們把這個臨界點稱做燈絲飽和點，意即自由電子的發(fā)射量已達“滿額”，無以復(fù)加。正常使用常把燈絲的加熱電流調(diào)整設(shè)定在接近飽和而不到的位置上，稱做“欠飽和點”。這樣在保證能獲得較大的自由電子發(fā)射量的情況下，可以Zda限度地延長燈絲的使用壽命。鎢制燈絲的正常使用壽命為40h左右，現(xiàn)代透射電鏡中有時使用新型材料六硼化鑭(LaB6)來制作燈絲，其價格較貴，但發(fā)光效率高、亮度大(能提高一個數(shù)量級)，并且使用壽命遠(yuǎn)較鎢制燈絲長得多，可以達到1000h，是一種很好的新型材料。

　　②陽極：

　　為一ZX有孔的金屬圓筒，處在陰極下方，當(dāng)陽極上加有數(shù)十千伏或上百千伏的正高壓;加速電壓時，將對陰極受熱發(fā)射出來的自由電子產(chǎn)生強烈的引力作用，并使之從雜亂無章的狀態(tài)變?yōu)橛行虻亩ㄏ蜻\動，同時把自由電子加速到一定的運動速度(與加速電壓有關(guān)，前面已經(jīng)討論過)，形成一股束流射向陽極靶面。凡在軸心運動的電子束流，將穿過陽極ZX的圓孔射出電子槍外，成為照射樣品的光源。

　　③柵極：

　　位于陰、陽極之間，靠近燈絲頂端，為形似帽狀的金屬物，ZX亦有一小孔供電子束通過。柵極上加有0～1000V的負(fù)電壓(對陰極而言)，這個負(fù)電壓稱為柵偏壓VG，它的高低不同，可由使用者根據(jù)需要調(diào)整，柵極偏壓能使電子束產(chǎn)生向ZX軸會聚的作用，同時對燈絲上自由電子的發(fā)射量也有一定的調(diào)控YZ作用。

　　④工作原理：

　　在燈絲電源VF作用下，電流IF流過燈絲陰極，使之發(fā)熱達2500℃以上時，便可產(chǎn)生自由電子并逸出燈絲表面。加速電壓VA使陽極表面聚集了密集的正電荷，形成了一個強大的正電場，在這個正電場的作用下自由電子便飛出了電子槍外。調(diào)整VF可使燈絲工作在欠飽和點，透射電鏡使用過程中可根據(jù)對亮度的需要調(diào)節(jié)柵偏壓VG的大小來控制電子束流量的大小。

　　透射電鏡中加速電壓VA也是可調(diào)的，VA增大時，電子束的波長λ縮短，有利于透射電鏡分辨力的提高。同時穿透能力增強，對樣品的熱損傷小，但此時會由于電子束與樣品碰撞，導(dǎo)致彈性散射電子的散射角隨之增大，成像反差會因此而有所下降，所以，在不追求高分辨率觀察應(yīng)用時，選擇較低的加速電壓反而可以獲得較大的成像反差，尤其對于自身反差對比較小的生物樣品，選用較低的加速電壓有時是有利的。

　　2、聚光鏡

　　透射電鏡聚光鏡處在電子槍的下方，一般由2～3級組成，從上至下依次稱為第1、第2聚光鏡(以C1和C2表示)。關(guān)于電磁透鏡的結(jié)構(gòu)和工作原理已經(jīng)在上一節(jié)中介紹，透射電鏡中設(shè)置聚光鏡的用途是將電子槍發(fā)射出來的電子束流會聚成亮度均勻且照射范圍可調(diào)的光斑，投射在下面的樣品上。

　　C1和C2的結(jié)構(gòu)相似，但極靴形狀和工作電流不同，所以形成的磁場強度和用也不相同。C1為強磁場透鏡，C2為弱磁場透鏡，各級聚光鏡組合在一起使用，可以調(diào)節(jié)照明束斑的直徑大小，從而改變了照明亮度的強弱，在透射電鏡操縱面板上一般都設(shè)有對應(yīng)的調(diào)節(jié)旋扭。

　　C1、C2的工作原理是通過改變聚光透鏡線圈中的電流，來達到改變透鏡所形成的磁場強度的變化，磁場強度的變化(亦即折射率發(fā)生變化)能使電子束的會聚點上下移動，在樣品表面上電子束斑會聚得越小，能量越集中，亮度也越大;反之束斑發(fā)散，照射區(qū)域變大則亮度就減小。通過調(diào)整聚光鏡電流來改變照明亮度的方法，實際上是一個間接的調(diào)整方法，亮度的Zda值受到電子束流量的限制。

　　如想更大程度上改變照明亮度，只有通調(diào)整前面提到的電子槍中的柵極偏壓，才能從根本上改變電子束流的大小。在C2上通常裝配有活動光闌，用以改變光束照明的孔徑角，一方面可以限制投射在樣品表面的照明區(qū)域，使樣品上無需觀察的部分免受電子束的轟擊損傷;另一方面也能減少散射電子等不利信號帶來的影響。

二、成像系統(tǒng)

　　1、樣品室

　　透射電鏡樣品室處在聚光鏡之下，內(nèi)有載放樣品的樣品臺。樣品臺必須能做水平面上X、Y方向的移動，以選擇、移動觀察視野，相對應(yīng)地配備了2個操縱桿或者旋轉(zhuǎn)手輪，這是一個精密的調(diào)節(jié)機構(gòu)，每一個操縱桿旋轉(zhuǎn)10圈時，樣品臺才能沿著某個方向移動3mm左右?，F(xiàn)代透射電鏡可配有由計算機控制的馬達驅(qū)動的樣品臺，力求樣品在移動時精確，固定時穩(wěn)定;并能由計算機對樣品做出標(biāo)簽式定位標(biāo)記，以便使用者在需要做回顧性對照時依靠計算機定位查找，這是在手動選區(qū)操作中很難實現(xiàn)的。

　　生物醫(yī)學(xué)樣品在做透射電鏡觀察時，基本上都是將原始樣品以環(huán)氧樹脂包埋，然后用非常精密的超薄切片機切成薄片，刀具為特制的玻璃刀或者是鉆石刀。切下的生物醫(yī)學(xué)樣品的厚度通常只有幾十個納米(nm)，這在一般情況下用肉眼是不能直接看到的，必須讓切片飄浮在水面上，由操作熟練的技術(shù)人員借助特殊的照明光線，并以特殊的角度才能觀察到如此薄的切片。切好的薄片被撈放在銅網(wǎng)上，經(jīng)過染色和干燥后才能用于觀察，透射電鏡樣品的制作是一個漫長、復(fù)雜而又精密的過程，技術(shù)性非常強。

　　盛放樣品的銅網(wǎng)根據(jù)需要可以是多種多樣的，直徑一般均為3mm，通常銅網(wǎng)上有多少個柵格，我們就把它稱作多少目。之所以選擇銅制作樣品網(wǎng)，是由于它不會與電子束及電磁場發(fā)生作用，同理還可以選擇其他導(dǎo)磁率低的金屬材料(如鎳)制作樣品網(wǎng)，樣品網(wǎng)屬于易耗品，銅網(wǎng)加工容易、成本低，故使用十分普及。

　　透射電鏡常見的樣品臺有2種：

　?、夙斎胧綐悠放_：

　　要求樣品室空間大，一次可放入多個(常見為6個)樣品網(wǎng)，樣品網(wǎng)盛載杯呈環(huán)狀排列。使用時可以依靠機械手裝置進行依次交換。優(yōu)點是每觀察完多個樣品后，才在更換樣品時破壞一次樣品室的真空，比較方便、省時間;但所需空間太大，致使樣品距下面物鏡的距離較遠(yuǎn)，不適于縮短物鏡焦距，會影響透射電鏡分辨力的提高。

　?、趥?cè)插式樣品臺：

　　樣品臺制成桿狀，樣品網(wǎng)載放在前端，只能盛放1～2個銅網(wǎng)。樣品臺的體積小，所占空間也小，可以設(shè)置在物鏡內(nèi)部的上半端，有利于透射電鏡分辨率的提高。缺點是一次不能同時放入多個樣品網(wǎng)，每次更換樣品必須破壞一次樣品室的真空，略嫌不便。

　　在性能較高的透射式透射電鏡中，大多采用上述側(cè)插式樣品臺，為的是Zda限度地提高透射電鏡的分辨能力。次的透射電鏡可以配備多種式樣的側(cè)插式樣品臺，某些樣品臺通過金屬聯(lián)接能對樣品網(wǎng)加熱或者致冷，以適應(yīng)不同的用途。樣品是先盛載在銅網(wǎng)上，然后固定在樣品臺上的，樣品臺與樣品握持桿合為一體，是一個非常精巧的部件。樣品桿的中部有一個“O”形橡膠密封圈，膠圈表面涂有真空脂，以隔離樣品室與鏡體外部的真空。

　　樣品室的上下電子束通道各設(shè)了一個真空閥，用以在更換樣品時切斷電子束通道，只破壞樣品室內(nèi)的真空，而不影響整個鏡筒內(nèi)的真空，這樣在更換樣品后樣品室重又抽回真空時，可節(jié)省許多時間。當(dāng)樣品室的真空度與鏡筒內(nèi)達到平衡時，再重新開啟與鏡筒相通的真空閥。

　　2、物鏡

　　處于樣品室下面，緊貼樣品臺，是透射電鏡中的第1個成像元件，在物鏡上產(chǎn)生哪怕是極微小的誤差，都會經(jīng)過多級高倍率放大而明顯地暴露出來，所以這是透射電鏡的一個Z重要部件，決定了一臺透射電鏡的分辨本領(lǐng)，可看作是透射電鏡的心臟。

　　①特點：

　　物鏡是一塊強磁透鏡，焦距很短，對材料的質(zhì)地純度、加工精度、使用中污染的狀況等工作條件都要求極高。致力于提高一臺透射電鏡的分辨率指標(biāo)的核心問題，便是對物鏡的性能設(shè)計和工藝制作的綜合考核。盡可能地使之焦距短、像差小，又希望其空間大，便于樣品操作，但這中間存在著不少相互矛盾的環(huán)節(jié)。

　　②作用：

　　進行初步成像放大，改變物鏡的工作電流，可以起到調(diào)節(jié)焦距的作用。透射電鏡操作面板上粗、細(xì)調(diào)焦旋扭，即為改變物鏡工作電流之用。

　　為滿足物鏡的前述要求，不僅要將樣品臺設(shè)計在物鏡內(nèi)部，以縮短物鏡焦距;還要配置良好的冷卻水管，以降低物鏡電流的熱飄移;此外，還裝有提高成像反差的可調(diào)活動光闌，及其要達到高分辨率的消像散器。對于高性能的電子顯微鏡，都通過物鏡裝有以液氮為媒質(zhì)的防污染冷阱，給樣品降溫。

　　3、中間鏡和投影鏡

　　在物鏡下方，依次設(shè)有中間鏡和第1投影鏡、第2投影鏡，以共同完成對物鏡成像的進一步放大任務(wù)。從結(jié)構(gòu)上看，它們都是相類似的電磁透鏡，但由于各自的位置和作用不盡相同，故其工作參數(shù)、勵磁電流和焦距的長短也不相同。透射電鏡總放大率：

　　M=MO·MI·MP1·MP2

　　即為物鏡、中間鏡和投影鏡的各自放大率之積。當(dāng)透射電鏡放大率在使用中需要變換時，就必須使它們的焦距長短相應(yīng)做出變化，通常是改變靠中間鏡和第1投影鏡線圈的勵磁工作電流來達到的。透射電鏡操縱面板上放大率變換鈕即為控制中間鏡和投影鏡的電流之用。

　　對中間鏡和投影鏡這類放大成像透鏡的主要要求是：在盡可能縮短鏡筒高度的條件下，得到滿足高分辨率所需的Zgao放大率，以及為尋找合適視野所需的Zdi放大率;可以進行電子衍射像分析，做選區(qū)衍射和小角度衍射等特殊觀察;同樣也希望它們的像差、畸變和軸上像散都盡可能地小。

三、觀察、記錄系統(tǒng)

　　1、觀察室

　　透射電鏡的Z終成像結(jié)果，顯現(xiàn)在觀察室內(nèi)的熒光屏上，觀察室處于投影鏡下，空間較大，開有1～3個鉛玻璃窗，可供操作者從外部觀察分析用。對鉛玻璃的要求是既有良好的透光特性，又能阻斷X線散射和其他有害射線的逸出，還要能可靠地耐受極高的壓力差以隔離真空。

　　由于電子束的成像波長太短，不能被人的眼睛直接觀察，透射電鏡中采用了涂有熒光物質(zhì)的熒光屏板把接收到的電子影像轉(zhuǎn)換成可見光的影像。觀察者需要在熒光屏上對電子顯微影像進行選區(qū)和聚焦等調(diào)整與觀察分析，這要求熒光屏的發(fā)光效率高，光譜和余輝適當(dāng)，分辨力好。目前多采用能發(fā)黃綠色光的硫化鋅-鎘類熒光粉做為涂布材料，直徑約在15～20cm。

　　熒光屏的ZX部分為一直徑約10cm的圓形活動熒光屏板，平放時與外周熒屏吻合，可以進行大面積觀察。使用外部操縱手柄可將活動熒屏拉起，斜放在45°角位置，此時可用透射電鏡置配的雙目放大鏡，在觀察室外部通過玻璃窗來精確聚焦或細(xì)致分析影像結(jié)構(gòu);而活動熒光屏完全直立豎起時能讓電子影像通過，照射在下面的感光膠片上進行曝光。

　　2、照相室

　　在觀察中電子束長時間轟擊生物醫(yī)學(xué)樣品標(biāo)本，必會使樣品污染或損傷。所以對有診斷分析價值的區(qū)域，若想長久地觀察分析和反復(fù)使用透射電鏡成像結(jié)果，應(yīng)該盡快把它保留下來，將因為電子束轟擊生物醫(yī)學(xué)樣品造成的污染或損傷降低到Z小。

　　透射電鏡照相室處在鏡筒的Z下部，內(nèi)有送片盒(用于儲存未曝光底片)和接收盒(用于收存已曝光底片)及一套膠片傳輸機構(gòu)。透射電鏡生產(chǎn)的廠家、機型不同，片盒的儲片數(shù)目也不相同，一般在20～50片/盒左右，底片尺寸日本多采用82.5mm×118mm，美國常用82.5mm×101.6mm，而歐州則用90mm×120mm。每張底片都由特制的一個不銹鋼底片夾夾持，疊放在片盒內(nèi)。工作時由輸片機構(gòu)相繼有序地推放底片夾到熒光屏下方電子束成像的位置上。曝光控制有手控和自控兩種方法，快門啟動裝置通常并聯(lián)在活動熒光屏板的扳手柄上。電子束流的大小可由探測器檢測，給操作者以曝光指示;或者應(yīng)用全自動曝光模式由計算機控制，按程序選擇曝光亮度和Z佳曝光時間完成影像的拍攝記錄。

　　現(xiàn)代透射電鏡都可以在底片上打印出每張照片拍攝時的工作參數(shù)，如：加速電壓值、放大率、微米標(biāo)尺、簡要文字說明、成像日期、底片序列號及操作者注解等備查的記錄參數(shù)。觀察室與照相室之間有真空隔離閥。以便在更換底片時，只打開照相室而不影響整個鏡筒的真空。

　　3、陰極射線管(CRT)顯示器

　　透射電鏡的操作面板上的CRT顯示器主要用于透射電鏡總體工作狀態(tài)的顯示、操作鍵盤的輸入內(nèi)容顯示、計算機與操作者之間的人機對話交流提示以及透射電鏡維修調(diào)整過程中的程序提示、故障警示等。

四、調(diào)校系統(tǒng)

　　1、消像散器

　　像散(指軸上像散)的產(chǎn)生除了前面介紹的材質(zhì)、加工精度等原因以外，實際上在使用過程中，會因為各部件的疲勞損耗、真空油脂的擴散沉積、以及生物醫(yī)學(xué)樣品中的有機物在電子束照射下的熱蒸發(fā)污染等眾多因素逐漸積累，使得像散也在不斷變化。所以像散的消除在透射電鏡制造和應(yīng)用之中都成了必不可少的重要技術(shù)。

　　早期透射電鏡中曾采用過機械式消像散器，利用手動機械裝置來調(diào)整電磁透鏡周圍的小磁鐵組成的消像散器，來改變透鏡磁場分布的缺陷。但由于調(diào)整的精確性和使用的方便性均難令人滿意，現(xiàn)在這種方式已被淘汰。目前的消像散器由圍繞光軸對稱環(huán)狀均勻分布的8個小電磁線圈構(gòu)成，用以消除(或減小)電磁透鏡因材料、加工、污染等因素造成的像散。其中每4個互相垂直的線圈為1組，在任一直徑方向上的2個線圈產(chǎn)生的磁場方向相反，用2組控制電路來分別調(diào)節(jié)這2組線圈中的直流電流的大小和方向，即能產(chǎn)生1個強度和方向可變的合成磁場，以補償透鏡中所原有的不均勻磁場缺陷(圖中橢圓形實線)，以達到消除或降低軸上像散的效果。

　　一般透射電鏡在第2聚光鏡中和物鏡中各裝有2組消像器，稱為聚光鏡消像散器和物鏡消像散器。聚光鏡產(chǎn)生的像散可從電子束斑的橢圓度上看出，它會造成成像面上亮度不均勻和限制分辨率的提高。調(diào)整聚光鏡消像散器(鏡體操作面板上裝有對應(yīng)可調(diào)旋鈕)，使橢圓形光斑恢復(fù)到Z接近圓狀即可基本上消除聚光鏡中存在的像散。

　　物鏡像散能在很大程度上影響成像質(zhì)量，消除起來也比較困難。通常使用放大鏡觀察樣品支持膜上小孔在欠焦時產(chǎn)生的費涅爾圓環(huán)的均勻度，或者使用專門的消像散特制標(biāo)本來調(diào)整消除，這需要一定的經(jīng)驗和操作技巧。近年來在一些透射電鏡機型之中，開始出現(xiàn)了自動消像散和自動聚焦等新功能，為透射電鏡的使用和操作提供了極大的方便。

　　2、束取向調(diào)整器及合軸

　　Z理想的透射電鏡工作狀態(tài)，應(yīng)該是使電子槍、各級透鏡與熒光屏ZX的軸線重合。但這是很難達到的，它們的空間幾何位置多多少少會存在著一些偏差，輕者使電子束的運行發(fā)生偏離和傾斜，影響分辨力;稍微嚴(yán)重時會使透射電鏡無法成像甚至不能出光(電子束嚴(yán)重偏離中軸，不能射及熒光屏面)。為此透射電鏡采取的對應(yīng)彌補調(diào)整方法為機械合軸加電氣合軸的操作。

　　機械合軸是整個合軸操作的先行步驟，通過逐級調(diào)節(jié)電子槍及各透鏡的定位螺絲，來形成共同的ZX軸線。這種調(diào)節(jié)方法很難達到十分精細(xì)的程度，只能較為粗略地調(diào)整，然后再輔之以電氣合軸補償。

　　電氣合軸是使用束取向調(diào)整器的作用來完成的，它能使照明系統(tǒng)產(chǎn)生的電子束做平行移動和傾斜移動，以對準(zhǔn)成像系統(tǒng)的ZX軸線。束取向調(diào)整器分槍(電子槍)平移、傾斜和束(電子束)平移、傾斜線圈兩部分。前者用以調(diào)整電子槍發(fā)射出電子束的水平位置和傾斜角度;后者用以對聚光鏡通道中電子束的調(diào)整。均為在照明光路中加裝的小型電磁線圈，改變線圈產(chǎn)生的磁場強度和方向，可以推動電子束做細(xì)微的移位動作。

　　合軸的操作較為復(fù)雜，不過在合軸操作完成后，一般不需經(jīng)常調(diào)整。只是束平移調(diào)節(jié)作為一個經(jīng)常調(diào)動的旋鈕，放在透射電鏡的操作面板上，供操作者在改變某些工作狀態(tài)(如放大率變換)后，將偏移了的電子束亮斑ZX拉回?zé)晒馄恋腪X，此調(diào)節(jié)器旋鈕也稱為“亮度對中”鈕。

　　3、光闌

　　為限制電子束的散射，更有效地利用近軸光線，消除球差、提高成像質(zhì)量和反差，透射電鏡光學(xué)通道上多處加有光闌，以遮擋旁軸光線及散射光，光闌有固定光闌和活動光闌2種，固定光闌為管狀無磁金屬物，嵌入透鏡ZX，操作者無法調(diào)整(如聚光鏡固定光闌)?；顒庸怅@是用長條狀無磁性金屬鉬薄片制成，上面縱向等距離排列有幾個大小不同的光闌孔，直徑從數(shù)十到數(shù)百個微米不等，以供選擇使用。

　　活動光闌鉬片被安裝在調(diào)節(jié)手柄的前端，處于光路的ZX，手柄端在鏡體的外部?；顒庸怅@手柄整體的中部，嵌有“O”形橡膠圈來隔離鏡體內(nèi)外部的真空。可供調(diào)節(jié)用的手柄上標(biāo)有1、2、3、4號定位標(biāo)記，號數(shù)越大，所選的就孔徑越小。光闌孔要求很圓而且光滑，并能在X、Y方向上的平面里做幾何位置移動，使光闌孔精確地處于光路軸心。因此，活動光闌的調(diào)節(jié)手柄，應(yīng)能讓操作者在鏡體外部方便地選擇光闌孔徑，調(diào)整、移動活動光闌在光路上的空間幾何位置。

　　透射電鏡上常設(shè)3個活動光闌供操作者變換選用：

　　①聚光鏡C2光闌，孔徑約在20～200μm左右，用于改變照射孔徑角，避免大面積照射對樣品產(chǎn)生不必要的熱損傷。光闌孔的變換會影響光束斑點的大小和照明亮度;

　　②物鏡光闌，能顯著改變成像反差?？讖郊s在10～100μm左右，光闌孔越小，反差就越大，亮度和視場也越小(低倍觀察時才能看到視場的變化)。若選擇的物鏡光闌孔徑太小時，雖能提高影像反差，但會因電子線衍射增大而影響分辨能力，且易受到照射污染。如果真空油脂等非導(dǎo)電雜質(zhì)沉積在上面，就可能在電子束的轟擊下充放電，形成的小電場會干擾電子束成像，引起像散，所以物鏡光闌孔徑的選擇也應(yīng)適當(dāng);

　?、壑虚g鏡光闌，也稱選區(qū)衍射光闌，孔徑約在50～400μm左右，應(yīng)用于衍射成像等特殊的觀察之中。

五、真空系統(tǒng)

　　透射電鏡鏡筒內(nèi)的電子束通道對真空度要求很高，透射電鏡工作必須保持在10-3～10Pa以上的真空度(高性能的透射電鏡對真空度的要求更達10Pa以上)，因為鏡筒中的殘留氣體分子如果與高速電子碰撞，就會產(chǎn)生電離放電和散射電子，從而引起電子束不穩(wěn)定，增加像差，污染樣品，并且殘留氣體將加速高熱燈絲的氧化，縮短燈絲壽命。獲得高真空是由各種真空泵來共同配合抽取的。

　　1、機械泵(旋轉(zhuǎn)泵)

　　透射電鏡機械泵因在其他場合使用非常廣泛而比較常見，它工作時是靠泵體內(nèi)的旋轉(zhuǎn)葉輪刮片將空氣吸入、壓縮、排放到外界的。機械泵的抽氣速度每分鐘僅為160L左右，工作能力也只能達到0.1～0.01Pa，遠(yuǎn)不能滿足透射電鏡鏡筒對真空度的要求，所以機械泵只做為真空系統(tǒng)的前級泵來使用。

　　2、油擴散泵

　　透射電鏡擴散泵工作原理是用電爐將特種擴散泵油加熱至蒸汽狀態(tài)，高溫油蒸汽膨漲向上升起，靠油蒸汽吸附透射電鏡鏡體內(nèi)的氣體，從噴嘴朝著擴散泵內(nèi)壁射出，在環(huán)繞擴散泵外壁的冷卻水的強制降溫下，油蒸汽冷卻成液體時析出氣體排至泵外，由機械泵抽走氣體，油蒸汽冷卻成液體后靠重力回落到加熱電爐上的油槽里循環(huán)使用。擴散泵的抽氣速度很快，工作能力也較強。但它只能在氣體分子較稀薄時使用，這是由于氧氣成分較多時易使高溫油蒸氣燃燒，所以擴散泵通常與機械泵串聯(lián)使用，在機械泵將鏡筒真空度抽到一定程度時，才啟動擴散泵。

　　近年來透射電鏡廠商在制作中為實現(xiàn)超高壓、超高分辨率，必須滿足超高真空度的要求，為此在透射電鏡的真空系統(tǒng)中又推出了離子泵和渦輪分子泵，把它們與前述的機械泵和油擴散泵聯(lián)用可以達到10Pa的超高真空度水平。

　　3、真空閥、真空規(guī)

　　真空閥是用于啟閉真空通道各部分的關(guān)卡，使各部分能獨立放氣、抽空而不影響整個系統(tǒng)的真空度。

　　真空規(guī)用于鏡筒各部位真空度的檢測，向真空表和真空控制電路提供信號，根據(jù)檢測目標(biāo)的真空度不同，真空規(guī)分為“皮拉尼規(guī)”和“潘寧規(guī)”2種。前者用于低真空檢測，后者用于高真空檢測，被安裝在鏡體的不同部位。

　　4、空氣壓縮機

　　透射電鏡中的真空閥多為氣動式，動力源自空氣壓縮機，這是因為如采用電磁動力的真空閥門，易產(chǎn)生干擾電磁場，影響透射電鏡工作。透射電鏡外部專配的空氣壓縮機能經(jīng)常、自動地保持在4個大氣壓以上，以提供足夠的氣體壓力。由空氣壓縮機輸出的高壓氣體經(jīng)多根軟塑細(xì)管送出，先經(jīng)過在計算機程序控制下動作的“總操縱集合電磁閥”，然后聯(lián)接到鏡體內(nèi)各部位安裝的氣動閥門處。這樣，就可以通過固定程序(或人為)來操縱控制鏡體外部的集合電磁閥，切斷或聯(lián)通任一路軟塑細(xì)管，間接地啟閉鏡體內(nèi)部的任一氣動閥。

　　5、抽氣過程

　　透射電鏡真空抽氣系統(tǒng)是由2部分組成，各為1套機械泵(RP)和擴散泵(DP)，分別聯(lián)接鏡體的上半部鏡筒部分和下半部照相室部分。抽氣過程是：先由機械泵將該部分(如鏡筒)真空抽至10Pa以下，由“皮拉尼”真空規(guī)(P)監(jiān)測真空度達到這個值時，提供一個信號送給ZY微處理器，由控制電路自動操縱擴散泵啟動工作;當(dāng)(鏡筒)真空度達到10Pa時，“潘寧”規(guī)(PE)發(fā)出可以接通鏡體電源電路的信號，而如果鏡筒因某種原因突然漏氣，真空度一但低于設(shè)定值，“潘寧”規(guī)(PE)將立即“通知”控制電路切斷工作電源。

　　在透射電鏡工作中，鏡筒總會或多或少漏進一些氣體(不可能密封)，所以真空泵也一直在不停地工作著，使鏡體的真空度維持在一個較高的數(shù)值，達到平衡狀態(tài)。在工作過程之中，如需要更換樣品，則控制電路自動操縱控制鏡體外部的集合電磁閥，向電子槍閥門(GV)和鏡筒閥門(CV)提供氣壓動力，令其關(guān)閉，只給鏡筒中部放氣，待到換畢樣品重新抽取真空達到原來真空度時，再切斷氣壓動力使兩閥門開啟，聯(lián)通鏡筒的上下真空和光路通道，余此類推。

六、電路系統(tǒng)

　　1、電源變換裝置

　　透射電鏡鏡體和輔助系統(tǒng)中的各種電路都需要工作電源，且因性質(zhì)和用途不同，對電源的電壓、電流和穩(wěn)壓度也有不同的要求。如電子槍的陽極需要數(shù)十至數(shù)百千伏的高電壓，它的穩(wěn)定度應(yīng)在每分鐘不漂移10以上(每分鐘的偏離量低于十萬分之一)，這專門由高壓發(fā)生器和高壓穩(wěn)定電路(埋于油箱內(nèi))來提供。其他透鏡電源、操縱控制等電路則要求工作電壓從幾伏到幾百伏，電流從幾毫安到幾安培不等，全部由相應(yīng)的電源電路變換配給，其中包括變換電路、穩(wěn)壓電路、恒流電路等。

　　2、調(diào)整、控制電路

　　透射電鏡這部分電路Z為復(fù)雜，操縱面板上的每一個變化，都對應(yīng)到相應(yīng)元、部件工作狀態(tài)的變化，每一步驟都要由電路做出一系列相應(yīng)的動作來實現(xiàn)。調(diào)整控制電路實質(zhì)上是由許多形形色 色的操縱、檢測、自控、保護等電路交織而成。

七、水冷系統(tǒng)

　　透射電鏡水冷系統(tǒng)是由許多曲折迂迥、密布在鏡筒中的各級電磁透鏡、擴散泵、電路中大功率發(fā)熱元件之中的管道組成。外接水制冷循環(huán)裝置，為保證水冷充分(10～25℃之間，不可過高或過低)、充足(4～5L/min)、可靠(0.5～2kg/mm)，在冷卻水管道的出口，裝有水壓探測器，在水壓不足時既能報警，又能通過控制電路切斷鏡體電源，以保證透射電鏡在正常工作時不因為過熱而發(fā)生故障。水冷系統(tǒng)的工作要開始于透射電鏡開啟之前，結(jié)束于透射電鏡關(guān)閉20min以后。