透射電子顯微鏡是觀察和分析材料的形貌、組織和結(jié)構(gòu)的有效工具。透射電子顯微鏡用聚焦電子束作照明源，使用對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)。

透射電子顯微鏡的基本結(jié)構(gòu)

　　透射電子顯微鏡主要由電子光學(xué)系統(tǒng)、電源控制系統(tǒng)和真空系統(tǒng)三大部分組成，其中電子光學(xué)系統(tǒng)為電鏡的核心部分，它包括照明系統(tǒng)、成像系統(tǒng)和觀察記錄系統(tǒng)3組成。

　　1、照明系統(tǒng)

　　透射電子顯微鏡照明系統(tǒng)主要由電子槍和聚光鏡組成。

　　電子槍就是產(chǎn)生穩(wěn)定的電子束流的裝置，電子槍發(fā)射電子形成照明光源，根據(jù)產(chǎn)生電子束的原理的不同，可分為熱發(fā)射型和場發(fā)射型兩種。

　　聚光鏡是將電子槍發(fā)射的電子會聚成亮度高、相干性好、束流穩(wěn)定的電子束照射樣品。電鏡一般都采用雙聚光鏡系統(tǒng)。

　　2、成像系統(tǒng)

　　透射電子顯微鏡成像系統(tǒng)由物鏡、中間鏡和投影鏡組成。

　　物鏡是成像系統(tǒng)中diyi個(gè)電磁透鏡，強(qiáng)勵磁短焦距(f=1~3mm)，放大倍數(shù)Mo一般為100～300倍，分辨率高的可達(dá)0.1nm左右。物鏡的質(zhì)量好壞直接影響到整過系統(tǒng)的成像質(zhì)量。物鏡未能分辨的結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)，中間鏡和投影鏡同樣不能分辨，它們只是將物鏡的成像進(jìn)一步放大而已。提高物鏡分辨率是提高整個(gè)系統(tǒng)成像質(zhì)量的關(guān)鍵。

　　中間鏡是電子束在成像系統(tǒng)中通過的第二個(gè)電磁透鏡，位于物鏡和投影鏡之間，弱勵磁長焦距(放置光欄需空間)，放大倍數(shù)Mi在0～20倍之間。

　　投影鏡是成像系統(tǒng)中Z后一個(gè)電磁透鏡，強(qiáng)勵磁短焦距，其作用是將中間鏡形成的像進(jìn)一步放大，并投影到熒光屏上。投影鏡景深大，即使中間鏡的像發(fā)生移動，也不會影響在熒光屏上得到清晰的圖像。

　　3、觀察記錄系統(tǒng)

　　透射電子顯微鏡觀察記錄系統(tǒng)主要由熒光屏和照相機(jī)構(gòu)組成。

　　熒光屏是在鋁板上均勻噴涂熒光粉制得，主要是在觀察分析時(shí)使用，當(dāng)需要拍照時(shí)可將熒光屏翻轉(zhuǎn)90°，讓電子束在照相底片上感光數(shù)秒鐘即可成像。熒光屏與感光底片相距有數(shù)厘米，但由于投影鏡的焦長很大，這樣的操作并不影響成像質(zhì)量，所拍照片依舊清晰。

　　整個(gè)透射電子顯微鏡的光學(xué)系統(tǒng)均在真空中工作，但電子槍、鏡筒和照相室之間相互獨(dú)立，均設(shè)有電磁閥?？梢詥为?dú)抽真空。更換燈絲、清洗鏡筒、照相操作時(shí)，均可分別進(jìn)行，而不影響其他部分的真空狀態(tài)。為了屏蔽鏡體內(nèi)可能產(chǎn)生的X射線，觀察窗由鉛玻璃制成，加速電壓愈高，配置的鉛玻璃就愈厚。此外，在超高壓電子顯微鏡中，由于觀察窗的鉛玻璃增厚，直接從熒光屏觀察微觀細(xì)節(jié)比較困難，此時(shí)可運(yùn)用安置在照相室中的TV相機(jī)來完成，曝光時(shí)間由圖像的亮度自動確定。

透射電子顯微鏡的主要附件

　　1、樣品傾斜裝置(樣品臺)

　　樣品臺是位于物鏡的上下極靴之間承載樣品的重要部件，并使樣品在極靴孔內(nèi)平移、傾斜、旋轉(zhuǎn)，以便找到合適的區(qū)域或位向，進(jìn)行有效觀察和分析。

　　2、電子束的平移和傾斜裝置

　　透射電子顯微鏡中是靠電磁偏轉(zhuǎn)器來實(shí)現(xiàn)電子束的平移和傾斜的。電磁偏轉(zhuǎn)器由上下兩個(gè)偏置線圈組成，通過調(diào)節(jié)線圈電流的大小和方向可改變電子束偏轉(zhuǎn)的程度和方向。

　?、佼?dāng)上下偏置線圈的偏轉(zhuǎn)角度相等，但方向相反，實(shí)現(xiàn)了電子束的平移。

　?、谌羯掀镁€圈使電子束逆時(shí)針偏轉(zhuǎn)θ角，而下偏置線圈使之順時(shí)針偏轉(zhuǎn)θ+β角，則電子束相對于入射方向傾轉(zhuǎn)β角，此時(shí)入射點(diǎn)的位置保持不變，這可實(shí)現(xiàn)ZX暗場操作。

　　3、消像散器

　　像散是由于電磁透鏡的磁場非旋轉(zhuǎn)對稱導(dǎo)致的，直接影響透鏡的分辨率，為此，在透鏡的上下極靴之間安裝消像散器，就可基本消除像散。

　　4、光欄

　　光欄是為擋掉發(fā)散電子，保證電子束的相干性和電子束照射所選區(qū)域而設(shè)計(jì)的帶孔小片。根據(jù)安裝在透射電子顯微鏡中的位置不同，光欄可分為聚光鏡光欄、物鏡光欄和中間鏡光欄三種。

　　聚光鏡光欄的作用是限制電子束的照明孔徑半角。在雙聚光鏡系統(tǒng)中通常位于第二聚光鏡的后焦面上。聚光鏡光欄的孔徑一般為20～400μm。

　　物鏡光欄位于物鏡的后焦面上，孔徑一般為20～120μm。其作用是：①減小孔徑半角，提高成像質(zhì)量;②進(jìn)行明場和暗場操作。

　　中間鏡光欄位于中間鏡的物平面或物鏡的像平面上，讓電子束通過光欄孔限定的區(qū)域，對所選區(qū)域進(jìn)行衍射分析。故中間鏡光欄又稱選區(qū)光欄。