? ? ? ? 人的眼睛只能分辨1/60度視角的物體，相當于在明視距離下能分辨0.1mm的目標。光學顯微鏡通過透鏡將視角擴大，提高了分辨極限，可達到2000A。。光學顯微鏡做為材料研究和檢驗的常用工具，發揮了重大作用。但是隨著材料科學的發展，人們對于顯微鏡分析技術的要求不斷提高，觀察的對象也越來越細。如要求分表幾十?；蚋〕叽绲姆肿踊蛟印Ｒ话愎鈱W顯微鏡，通過擴大視角可提高的放大倍數不是無止境的。阿貝（Abbe）證明了顯微鏡的分辨極限取決于光源波長的大小。在一定波長條件下，超越了這個極限度，在繼續放大將是徒勞的，得到的像是模糊不清的

　　TEM簡介

　　透射電子顯微鏡（英語：Transmission electron microscope，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0.2微米、光學顯微鏡下無法看清的結構，又稱“亞顯微結構”。

　　一、 透射電鏡的工作原理及構造

　　1、工作原理：

　　?成像原理與光學顯微鏡類似

　　?不同點：光學顯微鏡用可見光作照明束，透射電子顯微鏡用電子為照明束；

　　光學顯微鏡中聚焦成像用玻璃透鏡，TEM中為磁透鏡。

　　?電子波長極短，且與物質作用遵從布拉格方程（λ=2dsinθ），產生衍射現象，∴TEM具有高分辨率且有結構分析功能。

　　2、構造：

　　TEM由電子光學系統、真空系統、循環冷卻系統、供電控制系統。電子光學系統是主要部分。

　　電子光學系統→電子照明系統、試樣室、成像放大系統、觀察與記錄系統。

　　?電子照明系統→電子槍、會聚鏡系統（為成像提供亮度高、相干性好的照明光源）

　　?電子槍：由陰極、柵極、陽極組成，陰極發射電子形成高速電子流。有的六硼化鑭LaB6、場發射電子槍，其各種性能優于鎢絲三級電子槍。

　　?聚光鏡：會聚電子束、控制照明孔徑角、電流密度、光斑尺寸。高性能電鏡采用雙聚光鏡，第一聚光鏡為短焦距強激磁透鏡，使照明束直徑降為0.2~0.75μm；第二聚光鏡為長焦距磁透鏡，放大倍數一般是2倍，∴照在式樣上的束徑增為0.4~1.5μm左右。第二次透鏡下的聚光鏡光闌用來限制和改變照明孔徑角。

　　?樣品室→樣品桿、樣品杯、樣品臺。

　　?樣品放在直徑3mm、厚50~100μm的載網上，再放入樣品杯中，最后放在樣品臺上。

　　?樣品臺的作用為承載樣品、使樣品能在物鏡極靴口內平移、傾斜、旋轉以選擇感興趣的樣品區域進行觀察。樣品臺有頂插式和側插式，頂入式不能傾斜、平衡性好；側入式可傾斜、平衡性差。

　　?成像放大系統→物鏡、中間鏡、投影鏡。

　　?物鏡：物鏡的分辨本領決定了TEM的分辨本領，∴物鏡采用強激磁、短焦距透鏡減少像差、借助孔徑不同的物鏡光闌和消像散器和冷阱降低球差，改變襯度消除像散，防止污染以獲得最佳分辨本領。一般放大倍數為100~300倍，高質量分辨率可達0.1nm。物鏡后的選區光闌作用為減小物鏡的球差、像散、色差，提高圖像襯度。

　　?中間鏡：操作過程中主要利用中間鏡的可變倍率調節TEM放大倍數。不會影響清晰度。中間鏡是弱激磁長焦距變倍透鏡，可在0~20倍范圍內調節。（M》1，放大；M《1，縮?。?/p>

　　??熒光屏得到顯微放大相的條件：中間鏡平面=物鏡像平面

　　熒光屏得到衍射斑的條件：中間鏡物平面=物鏡后焦平面

　　?圖像觀察與記錄系統→熒光屏、照相機、數據顯示。

　　二、 TEM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TEM透射電鏡。

　　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100A以下時，電子可以穿過樣品，波的振幅變化可以忽略，成像來自于相位的變化。

　　1、TEM成像作用分為兩個過程：

　　?平行電子束遭到物的散射作用而成為各級衍射譜，即由物變換到散射作用；

　　?各級衍射譜經干涉重新在像平面上會聚成諸像點，即由衍射又變換到物（像是放大了的物）

　　2、三次放大圖像總放大倍率：

　　M總=M物·M中·M投

　　TEM應用

　　透射電子顯微鏡在材料科學、生物學上應用較多。由于電子易散射或被物體吸收，故穿透力低，樣品的密度、厚度等都會影響到最后的成像質量，必須制備更薄的超薄切片，通常為50～100nm。所以用透射電子顯微鏡觀察時的樣品需要處理得很薄。常用的方法有：超薄切片法、冷凍超薄切片法、冷凍蝕刻法、冷凍斷裂法等。對于液體樣品，通常是掛預處理過的銅網上進行觀察。