透射电子显微镜的结构

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透射电子显微镜的结构

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来源

http://www.sinospectroscopy.org.cn/readnews.php?nid=73413

透射电子显微镜（Transmission Electron Microscope，简称TEM）是一种重要的微观分析仪器，广泛应用于材料科学、生物学、物理学等多个领域的研究。它能够提供样品内部结构的高分辨率图像，帮助科学家们揭示物质的微观世界。本文将详细介绍透射电子显微镜的结构及其各个部分的功能。

透射电子显微镜的结构主要包括两大部分：主体部分和辅助部分。主体部分包括照明系统、成像系统和观察照相室；辅助部分则包括真空系统和电气系统。

照明系统

照明系统主要由电子枪和会聚镜组成。电子枪由灯丝（阴极）、栅极和阳极组成。当灯丝被加热时，会发射出电子束。在阳极上施加电压后，电子会被加速。阳极与阴极之间的电位差决定了总的加速电压。从阳极板的孔中射出的电子束具有一定的能量，其能量大小与加速电压有关。栅极的作用是控制电子束的外形，而会聚镜则可以调节电子束的发散角，使其变得很小甚至达到平行状态。通过调节会聚镜的电流，可以控制电子束的电流密度。

为了满足透射电镜在不同放大倍数下的需求，需要进一步会聚由电子枪发射出的电子束，使其形成束斑尺寸不同、近似平行的照明束。这个任务通常由两个聚光镜（C1和C2）完成。C1通常保持不变，其作用是将电子枪的交叉点缩小一个数量级以上。此外，照明系统中还安装有束倾斜装置，可以在2°～3°的范围内倾斜电子束，以便以特定角度照明样品。

成像系统

成像系统包括样品室、物镜、中间镜、反差光栏、衍射光栏、投射镜以及其它电子光学部件。样品室配备了一套机构，确保在更换样品时不会破坏主体的真空环境。样品可以在X、Y两个方向上移动，以便找到需要观察的位置。

经过会聚镜得到的平行电子束照射到样品上后，会携带反映样品特征的信息。这些电子经过物镜和反差光栏的作用形成一次电子图像，再经过中间镜和投射镜的放大，在荧光屏上得到最终的电子图像。

照明系统提供的相干性很好的照明电子束，在穿过样品后会携带样品的结构信息，并沿不同方向传播。物镜将来自样品不同部位、传播方向相同的电子在其背焦面上会聚为一个斑点，形成衍射花样。通过调整中间镜的透镜电流，可以使中间镜的物平面与物镜的背焦面重合，从而在荧光屏上得到衍射花样；或者使中间镜的物平面与物镜的像平面重合，得到显微像。通过两个中间镜的配合，可以在较大范围内调整相机长度和放大倍数。