透射电镜 蒋坤

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1、1.透射电镜的工作原理和特点透射电镜：是以波长极短的电子束作为照明源，用电子透镜聚焦成像的一种具有高分辨本领、高放大倍数的电子光学仪器。四部分：电子光学系统、电源系统、真空系统、操作控制系统透过样品的电子束强度，经过物镜聚焦放大在其平面上形成一幅反映这些信息的透射电子像，经过中间镜和投影镜进一步放大，在荧光屏上得到三级放大的最终电子图像，还可将其记录在电子感光板或胶卷上。透镜电镜和普通光学显微镜的光路是相似的，如下图所示:表6-2光学显微镜与透射电镜的比较比较部分光学显微镜透射电镜光源可见光(日光、电灯光)电子源(电子枪)照明控制玻璃聚光镜电子聚光

2、镜样本1mm厚的载玻片约10nm厚的薄膜放大成象系统玻璃透镜电子透镜介质空气和玻璃高度真空像的观察直接用眼利用荧光屏聚焦方法移动透镜改变线圈电流或电压分辨本领200nm0.2~0.3nm有效放大倍数103×106×物镜孔径角约700＜10景深较小较大焦长较短较长像的记录照相底板照相底板图为日立公司H800透射电子显微镜(镜筒)高压系统真空系统控制系统观察和记录系统汕头大学医学院有一台透射电子显微镜。生产厂家为日本电子株式会社（JEOL)。电镜型号：JEM-1400，最高分辨率：0.20nm，放大倍数：80万。JEM-1400是一款拥有优秀成像和分析

3、能力一体的高性能,高对比度,操作简便的120KV透射电子显微镜.加速电压从40KV到120KV可调,适合生物,聚合物和材料科学应用。配备新的JENIE™软件,JEM-1400提供完整的一套用户指南,不仅可以帮助透射电子显微镜的初学者尽快熟悉电镜,还可使有经验的用户了解高级性能.Windows™操作界面以最新的Windows™为基础,可以通过TCP/IP联接和网络浏览器实现远程操作和通讯。JEM-1400还支持可选件:STEM数字成像/扫描电路,可在标准的操作界面上显示STEM图像(明/暗场).也可附加EDS实现元素分析。透射电镜，通常采用热阴极电子

4、枪来获得电子束作为照明源。热阴极发射的电子，在阳极加速电压的作用下，高速穿过阳极孔，然后被聚光镜会聚成具有一定直径的束斑照到样品上。具有一定能量的电子束与样品发生作用，产生反映样品微区厚度、平均原子序数、晶体结构或位向差别的多种信息。具有高能量的入射电子束与固体物质表面的原子核或核外电子发生作用，产生如图所示的物理信号。透射电镜检测的都是透射电子2透射电镜的结构及原理透射电镜主要有电子光学系统(镜筒)、电源系统、真空系统和操作控制系统等四部分。电源系统、真空系统和操作系统都是辅助系统。镜筒一般由电子枪、聚光镜、物镜、中间镜和投影镜等电子透镜、

5、样品室和荧光屏组成透射电镜的电子光学系统。电子枪电子枪是透射电镜的电子源。因为电子枪决定了像的亮度、图像稳定度和穿透样品能力，所以相应地要求其亮度、发射稳定度和加速电压都要高。最常用的加速电压为50~100kV，近来超高电压电镜的加速电压已达数千kV。目前常用的电子枪是热阴极三极电子枪，如图所示。它由发夹形钨丝阴极、阳极和位于阴、阳极之间且电位比阴极负数百伏的栅极组成。这是一种静电透镜，它能使阴极发射的电子会聚，得到一个小于100μm的电子束斑。电子枪(2)聚光镜聚光镜大多是磁透镜，其作用是将来自电子枪的电子束会聚到被观察的样品上，并通过它来控制

6、照明强度、照明孔径角和束斑大小。高性能透射电镜都采用双聚光镜系统。这种系统由第一聚光镜(强激磁透镜)和第二聚光镜(弱激磁透镜)组成。第一聚光镜的缩小倍数为10~50倍，它将有效光源强烈地缩小成1~5m的光斑像。第二聚光镜缩小倍数约为1/2倍。这样，通过第二聚光镜在试样平面上形成直径约为2-10m的光斑，显著地提高了照明效果。成像系统物镜、中间镜和投影镜现也都采用磁透镜。它们和样品室构成成像系统，作用是安置样品、放大成像。物镜物镜是透射电镜的核心，它获得第一幅具有一定分辨本领的放大电子像。这幅像的任何缺陷都将被其他透镜进一步放大，所以透射电镜的分

7、辨本领就取决于物镜的分辨本领。因此，要求物镜有尽可能高的分辨本领、足够高的放大倍数和尽量小的像差。磁透镜最大放大倍数为200倍，最大分辨本领为0.1nm。（2）照明系统照明系统的作用：①提供光源，控制其稳定度、照明强度和照明孔径角；②选择照明方式(明场或暗场成像)。(3)中间镜和投影镜中间镜和投影镜的构造和物镜是一样的，但它们的焦距比较长。其作用是将物镜形成的一次像再进行放大，最后显示到荧光屏上，从而得到高放大倍数的电子像。这样的过程称为三级放大成像。物镜和投影镜属于强透镜，其放大倍数均为100倍左右，而中间镜属于弱透镜，其放大倍数为0~20倍。

8、三级成像的总放大倍数为：MT=MOMIMP其中MO、MI、MP分别是物镜、中间镜和投影的放大倍数。磁透镜可以通过改变电流来