透射電子顯微鏡的結(jié)構(gòu)與成像原理

透射電子顯微鏡的結(jié)構(gòu)與成像原理
透射電子顯微鏡是以波長(zhǎng)極短的電子束作為照明源，用電磁透鏡聚焦成像的一種高分辨率、高放大倍數(shù)的電子光學(xué)儀器。
There are four main components to a transmission electron microscope:
(1) an electron optical column
(2) a vacuum system
(3) the necessary electronics (lens supplies for focusing and deflecting the beam and the high voltage generator for the electron source)
(4) software

電子光學(xué)系統(tǒng)（鏡筒）（an electron optical column）是其核心，它的光路圖與透射光學(xué)顯微鏡相似，如圖所示，包括：照明系統(tǒng)，成像系統(tǒng)，觀察記錄系統(tǒng)。

圖2-1 投射顯微電鏡構(gòu)造原理和光路

照明系統(tǒng)
組成：由電子槍、聚光鏡（1、2級(jí)）和相應(yīng)的平移對(duì)中、傾斜調(diào)節(jié)裝置組成。
作用：提供一束亮度高、照明孔徑角小、平行度高、束斑小、束流穩(wěn)定的照明源。為滿足明場(chǎng)和暗場(chǎng)成像需要，照明束可在20-30范圍內(nèi)傾斜。
1. 電子槍
電子槍是電鏡的電子源。其作用是發(fā)射并加速電子，并會(huì)聚成交叉點(diǎn)。 目前電子顯微鏡使用的電子源有兩類：
熱電子源——加熱時(shí)產(chǎn)生電子，W絲，LaB6
場(chǎng)發(fā)射源——在強(qiáng)電場(chǎng)作用下產(chǎn)生電子，場(chǎng)發(fā)射電鏡FE
熱陰極電子源電子槍的結(jié)構(gòu)如圖2-2所示，形成自偏壓回路，柵極和陰極之間存在數(shù)百伏的電位差。電子束在柵極和陽(yáng)極間會(huì)聚為尺寸為d0的交叉點(diǎn)，通常為幾十um。 柵極的作用：限制和穩(wěn)定電流。

2. 聚光鏡
從電子槍發(fā)射出的電子束，束斑尺寸大，相干性差，平行度差，為此，需進(jìn)一步會(huì)聚成近似平行的照明來(lái)，這個(gè)任務(wù)由聚光鏡實(shí)現(xiàn)，通常有兩級(jí)聚光鏡來(lái)聚焦。如圖2-3。

C—為強(qiáng)磁透鏡，
C—弱磁透鏡，長(zhǎng)焦，小α。 2
為了調(diào)整束斑大小還在C2聚光鏡下裝一個(gè)聚光鏡光欄。通常經(jīng)二級(jí)聚光后可獲得N，um的電子束斑。
同時(shí)，為了減小像散，在C下還要裝一個(gè)消像散器，以校正磁場(chǎng)成軸對(duì)稱性的。 2
電子槍還可以傾斜2—30，以實(shí)現(xiàn)中心磁場(chǎng)成像。