透射電子顯微鏡的結構與成像原理

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。