??透射電子顯微鏡（英文：Transmission electron microscopy，縮寫TEM），簡稱透射電鏡，是把經加速和聚集的電子束投射到非常薄的樣品上，電子與樣品中的原子碰撞而改變方向，從而產生立體角散射。散射角的大小與樣品的密度、厚度相關，因此可以形成明暗不同的影像。通常，透射電子顯微鏡的分辨率為0.1～0.2nm，放大倍數為幾萬～百萬倍， 用于觀察超微結構，即小于0.2μm、光學顯微鏡下無法看清的結構，又稱“亞顯微結構”。 ? ??成像原理 ? ??透射電子顯微鏡的成像原理可分為三種情況： ??吸收像：當電子射到質量、密度大的樣品時，主要的成相作用是散射作用。樣品上質量厚度大的地方對電子的散射角大，通過的電子較少，像的亮度較暗。早期的透射電子顯微鏡都是基于這種原理。 ??衍射像：電子束被樣品衍射后，樣品不同位置的衍射波振幅分布對應于樣品中晶體各部分不同的衍射能力，當出現晶體缺陷時，缺陷部分的衍射能力與完整區域不同，從而使衍射缽的振幅分布不均勻，反映出晶體缺陷的分布。 ??相位像：當樣品薄至100?以下時，電子可以傳過樣品，波的振幅變化可以忽略，成像來自于相位的變化。 ? ??組件 ? ??電子槍：發射電子，由陰極、柵極、陽極組成。陰極管發射的電子通過柵極上的小孔形成射線束，經陽極電壓加速后射向聚光鏡，起到對電子束加速、加壓的作用。 ??聚光鏡：將電子束聚集，可用已控制照明強度和孔徑角。 ??樣品室：放置待觀察的樣品，并裝有傾轉臺，用以改變試樣的角度，還有裝配加熱、冷卻等設備。 ??物鏡：為放大率很高的短距透鏡，作用是放大電子像。物鏡是決定透射電子顯微鏡分辨能力和成像質量的關鍵。 ??中間鏡：為可變倍的弱透鏡，作用是對電子像進行二次放大。通過調節中間鏡的電流，可選擇物體的像或電子衍射圖來進行放大。 ??透射鏡：為高倍的強透鏡，用來放大中間像后在熒光屏上成像。 ??此外還有二級真空泵來對樣品室抽真空、照相裝置用以記錄影像。 ??透射電子顯微鏡結構包括兩大部分：主體部分為照明系統、成像系統和觀察照相室；輔助部分為真空系統和電氣系統。 ? ??1、照明系統 ? ??該系統分 成兩部分：電子槍和會聚鏡。電子槍由燈絲（陰極）、柵級和陽極組成。加熱燈絲發射電子束。在陽極加電壓，電子加速。陽極與陰極間的電位差為總的加速電壓。經加速而具有能量的電子從陽極板的孔中射出。射出的電子束能量與加速電壓有關，柵極起控制電子束形狀的作用。電子束有一定的發散角，經會聚鏡調節后，可望 得到發散角，很小甚至為0的平行電子束。電子束的電流密度（束流）可通過調節會聚鏡的電流來調節。 ? ?? ? ??樣品上需要照明的區域大小與放大倍數有關．放大倍數愈高，照明區域愈小，相應地要求以更細的電子束照明樣品．由電子槍直接發射出的電子束的束斑尺寸較大，相干性也較差。為了更有效地利用這些電子，獲得亮度高、相干性好的照明電子束以滿足透射電鏡在不同放大倍數下的需要，由電子槍子槍發射出來的電子束還需要進 一步會聚，提供束斑尺寸不同、近似平行的照明束．這個任務通常由兩個被叫做聚光鏡的電磁透鏡完成．圖中C1和C2分別表示第一聚光鏡和第二聚光鏡．C1通 常保持不變，其作用是將電子槍的交叉點成一縮小的像，使其尺寸縮小一個數量級以上．此外，在照明系統中還安裝有束傾斜裝置，可以很方便地使電子束在 2°～3°的范圍內傾斜，以便以某些特定的傾斜角度照明樣品。 ? ?? ? ??2、成像系統 ? ??該系統包括樣品室、物鏡、中間鏡、反差光欄、衍射光欄、投射鏡以及其它電子光學部件。樣品室有一套機構，保證樣品經常更換時不破壞主體的真空。樣品可在X、Y二方向移動，以便找到所要觀察的位置。經過會聚鏡得到的平行電子束照射到樣品上，穿過樣品后就帶有反映樣品特征的信息，經物鏡和反差光欄作用形成一次電子圖象，再經中間鏡和投射鏡放大一次后，在熒光屏上得到最后的電子圖象。 ??照明系統提供了一束相干性很好的照明電子束，這些電子穿越樣 品后便攜帶樣品的結構信息，沿各自不同的方向傳播（比如，當存在滿足布拉格方程的晶面組時，可能在與入射束交成2θ角的方向上產生衍射束）．物鏡將來自樣 品不同部位、傳播方向相同的電子在其背焦面上會聚為一個斑點，沿不同方向傳播的電子相應地形成不同的斑點，其中散射角為零的直射束被會聚于物鏡的焦點，形成中心斑點．這樣，在物鏡的背焦面上便形成了衍射花樣．而在物鏡的像平面上，這些電子束重新組合相干成像．通過調整中間鏡的透鏡電流，使中間鏡的物平面與 物鏡的背焦面重合，可在熒光屏上得到衍射花樣若使中間鏡的物平面與物鏡的像平面重合則得到顯微像．通過兩個中間鏡相互配合，可實現在較大范圍內調整相機長度和放大倍數。 ? ?? ??透射電子顯微鏡與透射光學顯微鏡光路比較 ??3、觀察照相室 ? ??電子圖像反映在熒光屏上。熒光發光和電子束流成正比。把熒光屏換成電子干板，即可照相。干板的感光能力與其波長有關。 ? ??4、真空系統 ?