透射電子顯微鏡的結構與成像原理
透射電子顯微鏡是以波長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、高放大倍數的電子光學儀器。
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

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

圖2-1 投射顯微電鏡構造原理和光路

照明系統
組成：由電子槍、聚光鏡（1、2級）和相應的平移對中、傾斜調節裝置組成。
作用：提供一束亮度高、照明孔徑角小、平行度高、束斑小、束流穩定的照明源。為滿足明場和暗場成像需要，照明束可在20-30范圍內傾斜。
1. 電子槍
電子槍是電鏡的電子源。其作用是發射并加速電子，并會聚成交叉點。 目前電子顯微鏡使用的電子源有兩類：
熱電子源——加熱時產生電子，W絲，LaB6
場發射源——在強電場作用下產生電子，場發射電鏡FE
熱陰極電子源電子槍的結構如圖2-2所示，形成自偏壓回路，柵極和陰極之間存在數百伏的電位差。電子束在柵極和陽極間會聚為尺寸為d0的交叉點，通常為幾十um。 柵極的作用：限制和穩定電流。

2. 聚光鏡
從電子槍發射出的電子束，束斑尺寸大，相干性差，平行度差，為此，需進一步會聚成近似平行的照明來，這個任務由聚光鏡實現，通常有兩級聚光鏡來聚焦。如圖2-3。

C—為強磁透鏡，
C—弱磁透鏡，長焦，小α。 2
?? 為了調整束斑大小還在C2聚光鏡下裝一個聚光鏡光欄。通常經二級聚光后可獲得N，um的電子束斑。
?? 同時，為了減小像散，在C下還要裝一個消像散器，以校正磁場成軸對稱性的。 2
?? 電子槍還可以傾斜2—30，以實現中心磁場成像。

圖2-3 照明系統光路圖
2.1.2 成像系統
由物鏡、物鏡光欄、選區光欄、中間鏡（1、2）和投影鏡組成.

1） 物鏡：強勵磁短焦透鏡（f=1-3mm）,放大倍數100—300倍。
作用：形成第一幅放大像
2） 物鏡光欄：裝在物鏡背焦面，直徑20—120um，無磁金屬制成。
作用：a.提高像襯度，b.減小孔經角，從而減小像差。C.進行暗場成像
3） 選區光欄：裝在物鏡像平面上，直徑20-400um，
作用：對樣品進行微區衍射分析。
4） 中間鏡：弱壓短透鏡，長焦，放大倍數可調節0—20倍
作用a.控制電鏡總放大倍數。B.成像/衍射模式選擇。
5） 投影鏡：短焦、強磁透鏡，進一步放大中間鏡的像。投影鏡內孔徑較小，使電子束進入投影鏡孔徑角很小。
小孔徑角有兩個特點：
a. 景深大，改變中間鏡放大倍數，使總倍數變化大，也不影響圖象清晰度。
b. 焦深長，放寬對熒光屏和底片平面嚴格位置要求。
注意：有些電鏡還裝有附加投影鏡，用以自動校正磁轉角。
2.1.3 觀察記錄系統
觀察和記錄系統包括熒光屏和照相機構。熒光屏涂有在暗室操作條件下，人眼較敏感、發綠光的熒光物質，有利于高放大倍數、低亮度圖像的聚集和觀察。 照相機構是一個裝在熒光屏下面，可以自動換片的照相暗盒。膠片是一種對電子束曝光敏感、顆粒度很小的溴化物乳膠底片，為紅色盲片，曝光時間很短，一般只需幾秒鐘。新型電鏡均采用電磁快門，與熒光屏聯動。有的裝有自動曝光裝置。現代電鏡已開始裝有電子數碼照相裝置，即CCD相機。

電子顯微原理與技術