透射电镜的结构课件
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《透射电镜图象解释》课件
实验条件设置
根据样品特性和研究目的，合理设置加速电压、工作距 离、曝光时间等参数，以确保获得高质量的电镜图象。
正确解读图象并避免误解
熟悉电镜图象特点
了解不同实验条件下的电镜图象特点， 如分辨率、衬度等，有助于正确解读图 象。
VS
避免误解
注意区分真实结构和伪影，避免将伪影误 认为是真实结构，同时也要注意排除其他 干扰因素。
CHAPTER
03
透射电镜图象解释基础
晶体结构和空间群
晶体结构
晶体是由原子或分子在三维空间周期性排列形成的固体。晶 体结构决定了物质的物理和化学性质。
空间群
空间群是描述晶体内部原子或分子排列方式的对称性。不同 的空间群具有不同的对称元素，如镜面、旋转轴和反演中心 等。
原子和分子的电子密度分布
电子密度分布
提高透射电镜图象解释的准确性和可靠性
综合多种信息
结合其他相关实验数据和文献资料，对电镜 图象进行综合分析和解释，以提高准确性和 可靠性。
建立标准化操作流程
制定详细的操作流程和规范，确保实验过程 的一致性和可重复性，从而获得更加可靠的 结果。
电子枪产生电子束，经过聚光镜和物镜的聚焦后，穿过样品到
达投影镜，最后在荧光屏幕上形成图像。
透射电镜的分辨率和放大倍数取决于各透镜的焦距和放大倍数
03 。
透射电镜的优缺点
优点
高分辨率、高放大倍数、能够观察活 细胞和细胞内部的超微结构。
缺点
样品制备复杂、价格昂贵、操作和维 护成本高。
CHAPTER
02
材料晶体结构的透射电镜图象解释，主要是利用电镜技术 观察材料的晶体结构和相变过程。通过分析图象中晶格条 纹、晶面间距等特征，可以推断出材料的晶体结构和物理 性质，为材料科学研究和应用提供重要依据。
《透射电镜成像分析》课件
人工智能与图像解析
总结词
透射电镜结合人工智能技术进行图像解析是 未来的发展趋势，能够提高图像解析的准确 性和效率，为科学研究提供更可靠的数据支 持。
详细描述
透射电镜获取的图像数据量庞大，人工解析 效率低下且容易出错。结合人工智能技术进 行图像解析可以提高准确性和效率，为科学 研究提供更可靠的数据支持。同时，人工智 能技术还可以用于图像识别、模式匹配等方 面，有助于科学家们更好地理解和分析透射 电镜的图像数据。
基于一系列连续的二维图像，通过图像配准和三维插值等技术， 重建出物体的三维结构。
投影与表面重建
通过透射电镜的投影数据，利用表面重建算法，得到物体的表面几 何形态。
立体视觉与深度恢复
利用双目或多目视觉原理，恢复出物体的深度信息，实现三维场景 的重建。
图像数据库与信息管理技术
图像数据存储
采用高效的数据存储方式，如分布式存储或云存储， 确保大量图像数据的可靠存储。
06
透射电镜的未来发展与挑战
BIG DATA EMPOWERS TO CREATE A NEW
ERA
高分辨成像技术
总结词
透射电镜的高分辨成像技术是未来发展的重要方向，能够揭示更细微的结构和分子排列，为科学研究提供更深入 的观察和分析。
详细描述
随着材料科学、生物学等领域的不断发展，对高分辨成像技术的需求越来越迫切。透射电镜的高分辨成像技术能 够捕捉到更细微的结构和分子排列，为科学家们提供更深入的观察和分析，有助于揭示物质内部的奥秘和规律。
数据索引与检索
建立图像数据的索引机制，提供快速的图像检索功能 ，便于用户快速查找所需数据。
数据安全与隐私保护
采用加密和安全传输等技术，确保图像数据的安全性 和隐私保护。
《透射电子显微镜》课件
光阑
限制照明区域，减小成像的视场，提高成像的分辨率 。
光路调节器
调节光路中的光束方向和大小，确保光束正确投射到 样品上。
成像系统
Hale Waihona Puke 物镜将样品上的图像第一次放 大并投影到中间镜上。
中间镜
将物镜放大的图像进一步 放大并投影到投影镜上。
投影镜
将中间镜放大的图像最终 放大并投影到荧光屏或成
像设备上。
真空系统
谢谢您的聆听
THANKS
透射电子显微镜技术不断改进，分辨率和放大倍数得到显著提 高。
透射电子显微镜技术不断创新，出现了许多新型的透射电子显 微镜，如高分辨透射电子显微镜、冷冻透射电子显微镜等。
透射电子显微镜的应用领域
生物学
观察细胞、蛋白质、核酸等生物大分子的 结构和功能。
医学
研究病毒、细菌、癌症等疾病的发生、发 展和治疗。
真空泵
01
通过抽气作用维持透射电子显微镜内部的高真空状态。
真空阀门
02
控制真空泵的工作时间和进气流量，以保持透射电子显微镜内
部真空度的稳定。
真空检测器
03
监测透射电子显微镜内部的真空度，当真空度不足时提醒操作
人员进行处理。
03
透射电子显微镜的操作与维护
透射电子显微镜的操作步骤
打开电源
确保实验室电源稳定，打开透射电子显微镜 的电源开关。
记录
对透射电子显微镜的使用和维护情况进行 记录，方便日后追踪和管理。
04
透射电子显微镜的样品制备技术
金属样品的制备技术
电解抛光
通过电解抛光液对金属样品进行抛光 ，去除表面杂质和氧化层，使样品表 面光滑、平整。
离子减薄
限制照明区域，减小成像的视场，提高成像的分辨率 。
光路调节器
调节光路中的光束方向和大小，确保光束正确投射到 样品上。
成像系统
Hale Waihona Puke 物镜将样品上的图像第一次放 大并投影到中间镜上。
中间镜
将物镜放大的图像进一步 放大并投影到投影镜上。
投影镜
将中间镜放大的图像最终 放大并投影到荧光屏或成
像设备上。
真空系统
谢谢您的聆听
THANKS
透射电子显微镜技术不断改进，分辨率和放大倍数得到显著提 高。
透射电子显微镜技术不断创新，出现了许多新型的透射电子显 微镜，如高分辨透射电子显微镜、冷冻透射电子显微镜等。
透射电子显微镜的应用领域
生物学
观察细胞、蛋白质、核酸等生物大分子的 结构和功能。
医学
研究病毒、细菌、癌症等疾病的发生、发 展和治疗。
真空泵
01
通过抽气作用维持透射电子显微镜内部的高真空状态。
真空阀门
02
控制真空泵的工作时间和进气流量，以保持透射电子显微镜内
部真空度的稳定。
真空检测器
03
监测透射电子显微镜内部的真空度，当真空度不足时提醒操作
人员进行处理。
03
透射电子显微镜的操作与维护
透射电子显微镜的操作步骤
打开电源
确保实验室电源稳定，打开透射电子显微镜 的电源开关。
记录
对透射电子显微镜的使用和维护情况进行 记录，方便日后追踪和管理。
04
透射电子显微镜的样品制备技术
金属样品的制备技术
电解抛光
通过电解抛光液对金属样品进行抛光 ，去除表面杂质和氧化层，使样品表 面光滑、平整。
离子减薄
《透射电镜原理》课件
透射电镜的图像具有高分辨率， 能够清晰地展示样品的细节和结
构。
立体感强
透射电镜的图像具有很强的立体感 ，能够呈现出样品的层次感和深度 。
色彩丰富
透射电镜的图像可以通过不同的染 色技术呈现出丰富的色彩，增强视 觉效果。
透射电镜的图像解析步骤
图像获取
通过透射电镜获取样品的图像。
特征提取
从图像中提取出样品的主要特征，如细胞核 、细胞质等。
。
透射电镜的维护与保养
定期清洁透射电镜的镜筒和样品室，保持清洁度。 定期更换透射电镜的灯丝，保证电子源的正常工作。
检查透射电镜的真空系统和气体系统是否正常工作，确 保电子束传输畅通无阻。
定期进行校准和维护，确保透射电镜的各项参数准确性 和稳定性。
透射电镜的图像解
05
析
透射电镜的图像特点
高分辨率
复型样品制备
总结词
复型样品制备是为了保护原样品，将其复制成另一种材料并制成薄膜，以便在电镜中观察其微观结构 。
详细描述
复型样品制备通常采用硅橡胶、环氧树脂等材料作为基质，将原样品放置在基质中，经过聚合、固化 等步骤后，将原样品取出，留下一个与原样品相似的薄膜。制备过程中需要注意控制温度和压力，以 确保复型样品的准确性和稳定性。
冷冻样品制备
总结词
冷冻样品制备是为了保持生物样品的活 性和天然状态，将样品快速冷冻并制成 薄膜，以便在电镜中观察其微观结构。
VS
详细描述
冷冻样品制备通常采用液氮等低温介质将 生物样品迅速冷冻，然后将其转移到冷冻 切片机中进行切片。制备过程中需要严格 控制温度和切片的厚度，以确保样品的结 构和成分不受影响。同时，冷冻样品制备 还可以用于观察细胞内部的结构和动态过 程。
构。
立体感强
透射电镜的图像具有很强的立体感 ，能够呈现出样品的层次感和深度 。
色彩丰富
透射电镜的图像可以通过不同的染 色技术呈现出丰富的色彩，增强视 觉效果。
透射电镜的图像解析步骤
图像获取
通过透射电镜获取样品的图像。
特征提取
从图像中提取出样品的主要特征，如细胞核 、细胞质等。
。
透射电镜的维护与保养
定期清洁透射电镜的镜筒和样品室，保持清洁度。 定期更换透射电镜的灯丝，保证电子源的正常工作。
检查透射电镜的真空系统和气体系统是否正常工作，确 保电子束传输畅通无阻。
定期进行校准和维护，确保透射电镜的各项参数准确性 和稳定性。
透射电镜的图像解
05
析
透射电镜的图像特点
高分辨率
复型样品制备
总结词
复型样品制备是为了保护原样品，将其复制成另一种材料并制成薄膜，以便在电镜中观察其微观结构 。
详细描述
复型样品制备通常采用硅橡胶、环氧树脂等材料作为基质，将原样品放置在基质中，经过聚合、固化 等步骤后，将原样品取出，留下一个与原样品相似的薄膜。制备过程中需要注意控制温度和压力，以 确保复型样品的准确性和稳定性。
冷冻样品制备
总结词
冷冻样品制备是为了保持生物样品的活 性和天然状态，将样品快速冷冻并制成 薄膜，以便在电镜中观察其微观结构。
VS
详细描述
冷冻样品制备通常采用液氮等低温介质将 生物样品迅速冷冻，然后将其转移到冷冻 切片机中进行切片。制备过程中需要严格 控制温度和切片的厚度，以确保样品的结 构和成分不受影响。同时，冷冻样品制备 还可以用于观察细胞内部的结构和动态过 程。
透射电镜结构和部功能PPT课件
油扩散泵
它的工作原理是用电炉将特种扩散泵油 加热至蒸汽 状态，高温油蒸汽膨涨向 上升起，靠油蒸汽吸附电镜镜体内的气 体，从喷嘴朝着扩散泵内壁射出，在环 绕扩散泵外壁的冷却水的强制降温下， 油蒸汽冷却成液体时析出气体排至泵外， 由机械泵抽走气体，油蒸汽冷却成液体 后靠重力回落到加热电炉上的油槽里循 环使用。
中间镜和投影镜
在物镜下方，依次设有中间镜和第1投影镜、第 2投影镜，以共同完成对物镜成像的进一步放 大任务。从结构上看，它们都是相类似的电磁 透镜，但由于各自的位置和作用不尽相同，故 其工作参数、励磁电流和焦距的长短也不相同。 对中间镜和投影镜这类放大成像透镜的主要要 求是：在尽可能缩短镜筒高度的条件下，得到 满足高分辨率所需的最高放大率，以及为寻找 合适视野所需的最低放大率；可以进行电子衍 射像分析，做选区衍射和小角度衍射等特殊观 察；同样也希望它们的像差、畸变和轴上像散 都尽可能地小。
聚光镜
聚光镜处在电子枪的下方，一般由2～3 级组成，从上至下依次称为第1、第2聚 光镜（以C1 和C2表示）。电镜中设置聚 光镜的用途是将电子枪发射出来的电子 束流会聚成亮度均匀且照射范围可，紧贴样品台，是电镜 中的第1个成像元件，在物镜上产生哪怕 是极微小的误差，都会经过多级高倍率 放大而明显地暴露出来，所以这是电镜 的一个最重要部件，决定了一台电镜的 分辨本领。作用是进行初步成像放大， 改变物镜的工作电流，可以起到调节焦 距的作用。电镜操作面板上粗、细调焦 旋扭，即为改变物镜工作电流之用。
观察、记录系统
观察室 透射电镜的最终成像结果，显现在观察室内的 荧光屏上，观察室处于投影镜下，空间较大， 开有1～3个铅玻璃窗，可供操作者从外部观察 分析用。
照相室 照相室处在镜筒的最下部，内有送片盒（用于 储存未曝光底片）和接收盒（用于收存已曝光 底片）及一套胶片传输机构。对有诊断分析价 值的区域，若想长久地观察分析和反复使用电 镜成像结果，能够尽快把它保留下来。
透射电镜的构造与工作原理PPT课件(57页)
强度方向取决于线圈电流方向。 A
B
• 在不同放大倍数下,像相对物的 旋转角不同。
Br
P vz
• 对于一般的图像观察,不需要考 虑像的旋转，但在进行晶体学
Bz vr
研究时，必须考虑在不同倍数
下像相对于衍射花样的相对旋
转。物与像之间的相对旋15 短磁透镜的聚焦作用示意图
• 考虑电子在均匀磁场中的运动。通电流的长螺线管可以产 生一个均匀轴对称磁场，这个均匀磁场称为长磁透镜。在 均匀磁场中，只有轴向磁场B。当电子运动方向与磁场方
向垂直时，即=90，作用在电子上的力：
F evB mv2 r
式中 r——电子离光轴的径向距离； m——电子质量。
（3-46）
• 如果电子运动方向与 磁场方向成一的角度
物平面 透镜
焦平面
（a）过焦
（b）聚焦
（c）欠焦
图3-17 透镜的聚焦状态
2．孔径半角和透镜光阑
• 大多数散射电子是 前散射电子，因此 很大比例的电子束 可以进入电磁透镜 磁场参与成像。
• 主轴上物点发射的 电子束对电磁透镜
张开的半角定义为
收集半角，在像点 会聚电子束对透镜
张开的半角称为会
聚半角。透镜的放
（一）电磁透镜的聚 焦成像原理
Fq(vB)
• 洛伦茨力:
v
Fq(vB)
B
F-e(vB)
F-e(vB)
图3-11 带电粒子在磁场中
• 若v和B之间的夹角
为，F的大小为，
作用力的大小为：
受力的右手定则 B
r F
FevsB iθn
v
3-12 电子在均匀磁场中的运动 （=90）
什么样的磁场能够使电子聚焦成像
透射电镜课件-第二部分
3. 抽出物镜光栏，减弱中间镜电流，使中
间镜物平面移到物镜背焦面，荧光屏上可
观察到放大的电子衍射花样。
4. 用中间镜旋钮调节中间镜电流，使中心 斑最小最圆，其余斑点明锐，此时中间镜
物面与物镜背焦面相重合。
5. 减弱第二聚光镜电流，使投影到样品上 的入射束散焦（近似平行束），摄照（30s左 右）。
Al5FeNi的选区电子衍射花样
5.1 衍射花样
（1）单晶体的斑点花样
一系列按一定几何图形分布、排列规则的衍
射斑点，反映结构的对称性。 斑点指数化：{hkl}晶面族产生的衍射斑点标 为hkl 应用：确定物相之间的取向关系； 绕一个斑点旋转可确定旋转轴； 通过细节分析可弄清缺陷结构。
高岭石的单晶电子衍射谱
c-ZrO2衍射斑点
选择特定像区的各级衍射束成谱(对样品中指
定区域进行电子衍射)
5.2.1
实验方法
获取衍射花样的方法是光阑选区衍射和 微束选区衍射，前者多在 5 平方微米以上， 后者可在0.5平方微米以下。
光阑选区衍射是通过物镜像平面上插入
选区光阑限制参加成像和衍射的区域来实现 的。 另外，电镜的一个特点就是能够做到 选区衍射和选区成像的一致性。
5.2 选区电子衍射
衍射束经物镜会聚，在物镜背焦面成第一级 衍射谱，经中间镜、投影镜放大在荧光屏上 得到最终电子衍射谱。 相机长度L、相机常数K不是固定不变，随选 用的电子衍射方法及操作条件而变。
选区电子衍射
L f0 M
K f0 M
式中： f0－ 物镜焦距 M’－中间镜及投影镜总放大倍数
聚光镜有增强电子束密度和再次将发散
的电子会聚起来的作用。 多为磁透镜，调节其电流控制照明亮度、 照明孔径角和束斑大小。
透射电镜教程PPT课件
图9-19 衍射衬度成像光路图
第四节 电子衍射运动学理论
透射电镜衍射衬度是由样品底表面不同部位的衍射束强度存在差异而 造成的。要深入理解和正确解释透射电镜衍衬像的衬度特征，就需要 对衍射束的强度进行计算。
动力学衍射 运动学衍射
为满足上述基本假设，在实践上可通过以下两条途径实现：
一、成像操作
图9-17 成像操作光路图 （a）明场像 (b)暗场像 (c)中心暗场像
二、像衬度
像衬度是图像上不同区域间明暗程度的差别。
透射电镜的像衬度来源于样品对入射电子束的散射。可分为：
质厚衬度 ：非晶样品衬度的主要来源
振幅衬度
衍射衬度 ：晶体样品衬度的主要来源
相位衬度
图9-18 质厚衬度成像光路图
地揭示表面形貌的细节特征。 常用的复型材料是非晶碳膜和各种塑料薄膜。
复型的种类
按复型的制备方法，复型主要分为：
一级复型
二级复型
萃取复型（半直接样品）
图9-14 塑料-碳二级复型制备过程示意图
萃取复型
二、直接样品的制备
1.粉末样品制备 粉末样品制备的关键是如何将超细粉的颗粒分散开来，各自独立而不
11 1 uv f
式中：u、v与f——物距、像距与焦距。
f
A
(
RV0 NI )
2
（9-1） （9-2）
式中：V0——电子加速电压；R——透镜半径；NI——激磁线圈安匝 数；A——与透镜结构有关的比例常数。
电磁透镜是一种焦距(或放大倍数)可调的会聚透镜。减小激磁电流，可使 电磁透镜磁场强度降低、焦距变长(由f1变为f2 ） 。
2. 照明系统
作用：提供亮度高、相干性好、束流稳定的照明电子束。
材料分析方法透射电镜的结构最全PPT资料
L ② 当入射电子运动偏离轴线（即以速度v平行于线圈轴进入透镜磁场时，电子受磁场力的作用，将产生三个运动分量：轴向运动（速度
vz）、绕轴旋转（vt）和指向轴的运动（vr），作圆锥螺旋近轴运动，最后会聚在轴线上的一点F。 五、电磁透镜的景深与焦长 第一个过程：平行电子束受到周期结构试样散射作用后，除透射束外，还形成各级衍射束，经物镜聚焦会聚在其后焦面上，以衍射花
(2)、聚光镜
• 作用： • ①会聚经加速管加速的电
子束，以最小的损失照射 样品； • ②调节照明强度、孔径角 和束斑大小。
• 一般都采用双聚光镜系统， 结果在样品上可获得2～ 10μm的照明电子束斑。
第一聚光镜
强磁透镜，f很短； M为 1 ~ 1
10 50
调节照射到样品上的束 斑的大小（改变第一聚 光镜的焦距来控制）
• 电子波的波长为： h
mv
• 物质波的波长等于普朗克常量除以动量 。
•
电子的运动速度v，取决于加速电压U：
1 2
mv
2
eU
• •
h
2em U
• 注：当电子运动速度很高时，电子质量须经过相对论修正。
• 不同加速电压下的电子波波长
加速电压U/kV
•
20
电子波长λ/Å
0.0859
加速电压U/kV
120
• 照明系统 • 成像系统 • 观察记录系统
• 成像系统是电子光学 部分最核心的部分。
• 透射电镜的工作过程：
• 电子从透射电镜最上面的电子枪发射出来。
• 发射出的电子在加速管内被加速，通过照明系 统的电子透镜照射到试样上。
• 透过试样的电子被成像系统的电子透镜放大、 成像。
• 从观察室的窗口可以观察像，也可将观察到的 像用照片或其他形式记录下来。
vz）、绕轴旋转（vt）和指向轴的运动（vr），作圆锥螺旋近轴运动，最后会聚在轴线上的一点F。 五、电磁透镜的景深与焦长 第一个过程：平行电子束受到周期结构试样散射作用后，除透射束外，还形成各级衍射束，经物镜聚焦会聚在其后焦面上，以衍射花
(2)、聚光镜
• 作用： • ①会聚经加速管加速的电
子束，以最小的损失照射 样品； • ②调节照明强度、孔径角 和束斑大小。
• 一般都采用双聚光镜系统， 结果在样品上可获得2～ 10μm的照明电子束斑。
第一聚光镜
强磁透镜，f很短； M为 1 ~ 1
10 50
调节照射到样品上的束 斑的大小（改变第一聚 光镜的焦距来控制）
• 电子波的波长为： h
mv
• 物质波的波长等于普朗克常量除以动量 。
•
电子的运动速度v，取决于加速电压U：
1 2
mv
2
eU
• •
h
2em U
• 注：当电子运动速度很高时，电子质量须经过相对论修正。
• 不同加速电压下的电子波波长
加速电压U/kV
•
20
电子波长λ/Å
0.0859
加速电压U/kV
120
• 照明系统 • 成像系统 • 观察记录系统
• 成像系统是电子光学 部分最核心的部分。
• 透射电镜的工作过程：
• 电子从透射电镜最上面的电子枪发射出来。
• 发射出的电子在加速管内被加速，通过照明系 统的电子透镜照射到试样上。
• 透过试样的电子被成像系统的电子透镜放大、 成像。
• 从观察室的窗口可以观察像，也可将观察到的 像用照片或其他形式记录下来。
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样品台与试样
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透射电镜的主要部件---2电子束倾斜与平移装置
利用电磁偏转器可以使入射电子 束平移和倾斜。 右图为电子束平移和倾斜的原理 图，图中上、下两个偏转线圈偏 转的角度相等但方向相反，电子 束会进行平移运动，见图 (a)。 如果上偏转线圈使电子束顺时针 偏转θ角，下偏转线圈使电子束 逆时针偏转θ+β角，则电子束 相对于原来的方向倾斜了β角， 而入射点的位置不变，见图 （b）。利用电子束原位倾斜可 以进行所谓中心暗场成像操作。
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成像系统
高性能的透射电镜大都采用5级透镜放大，即中间镜和投影镜有 两级，分第一中间镜和第二中间镜，第一投影镜和第二投影镜。
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三、观察与记录系统
观察和记录装置包括荧光屏和照相机构，在荧光屏下面放 置一下可以自动换片的照相暗盒。照相时只要把荧光屏竖 起，电子束即可使照相底片曝光。由于透射电子显微镜的 焦长很大，虽然荧光屏和底片之间有数十厘米的间距，仍 能得到清晰的图像 。
聚光镜光阑
四个一组的光阑孔被安装在一个光阑杆的支架上（如图）， 使用时，通过光阑杆的分档机构按需要依次插入，使光阑 孔中心位于电子束的轴线上（光阑中心和主焦点重合）。 聚光镜光阑的作用是限制照明孔径角。在双聚光镜系统中， 安装在第二聚光镜下方的焦点位置。光阑孔的直径为20～ 400μm ， 作 一 般 分 析 观 察 时 ， 聚 光 镜 的 光 阑 孔 径 可 用 200～300μm，若作微束分析时，则应采用小孔径光阑。
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主要内容
1
2 3 4
透射电子显微镜的结构
主要部件的结构 透射电子显微镜分辨率和放大倍数的测定 透射电镜的发展
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7-1透射电子显微镜的结构
右图是透射电镜的外观照片。 通常透射电镜由电子光学系 统、电源系统、真空系统、 循环冷却系统和控制系统组 成，其中电子光学系统是电 镜的主要组成部分。
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透射电镜的主要部件---4光阑
在透射电子显微镜中有许多 固定光阑和可动光阑，它们 的作用主要是挡掉发散的电 子，保证电子束的相干性和 照射区域。其中三种主要的 可动光阑是第二聚光镜光阑， 物镜光阑和选区光阑。光阑 都用无磁性的金属（铂、钼 等）制造。
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选区光阑
选区光阑又称场限光阑或视场光阑。 为了分析样品上的一个微小区域，应该在样品上放一个光阑， 使电子束只能通过光阑限定的微区。对这个微区进行衍射分析 叫做选区衍射。由于样品上待分析的微区很小，一般是微米数 量级。制作这样大小的光阑孔在技术上还有一定的困难，加之 小光阑孔极易污染，因此，选区光阑都放在物镜的像平面位置。 这样布置达到的效果与光阑放在样品平面处是完全一样的。但 光阑孔的直径就可以做的比较大。如果物镜的放大倍数是50倍， 则一个直径等于50μm的光阑就可以选择样品上直径为1μm的 区域。 选区光阑同样是用无磁性金属材料制成的，一般选区光阑孔的 直径位于20～400μm范围之间，它可制成大小不同的四孔一组 或六孔一组的光阑片，由光阑支架分档推入镜筒。
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物镜光阑
物镜光阑又称为衬度光阑，通常它被放在物镜的后焦面上。 常用物镜光阑孔的直径是20～120μm范围。 电子束通过薄膜样品后产生散射和衍射。散射角(或衍射角) 较大的电子被光阑挡住，不能继续进入镜筒成像，从而就会 在像平面上形成具有一定衬度的图像。光阑孔越小，被挡去 的电子越多，图像的衬度就越大，这就是物镜光阑又叫做衬 度光阑的原因。加入物镜光阑使物镜孔径角减小，能减小像 差，得到质量较高的显微图像。 物镜光阑的另一个主要作用是在后焦面上套取衍射束的斑点 （即副焦点）成像，这就是所谓暗场像。利用明暗场显微照 片的对照分析，可以方便地进行物相鉴定和缺陷分析。
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中间镜
中间镜是一个弱激磁的长焦距变倍 透镜，可在0-20倍范围调节。当M>1 时，用来进一步放大物镜的像；当 M<1时，用来缩小物镜的像。在电镜 操作过程中，主要是利用中间镜的 可变倍率来控制电镜的放大倍数。 如果把中间镜的物平面和物镜的像 平面重合，则在荧光屏上得到一幅 放大像，这就是电子显微镜中的成 像操作，如图（a）所示。如果把中 间镜的物平面和物镜的后焦面重合， 则在荧光屏上得到一幅电子衍射花 样，这就是电子显微镜中的电子衍 射操作，如图（b）所示。
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透射电镜的主要部件---3消像散器
消像散器可以是机械式的， 可以是电磁式的。 机械式的是在电磁透镜的磁 场周围放置几块位置可以调 节的导磁体，用它们来吸引 一部分磁场，把固有的椭圆 形磁场校正成接近旋转对称 的磁场。电磁式的是通过电 磁极间的吸引和排斥来校正 椭圆形磁场的。
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光学显微镜和透射电镜光路图比较
光源 聚光镜 试样 物镜
电子枪
聚光镜
试样 物镜
中间象
目镜
中间象 投影镜
毛玻璃 照相底板
观察屏 照相底板
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透射电镜的工作原理
工作原理： 电子枪发射的电子束在阳极加速电压作用下加速，经聚光镜 会聚成平行电子束照明样品，穿过样品的电子束携带样品 本身的结构信息，经物镜、中间镜、投影镜接力聚焦放大， 以图像或衍射谱形式显示于荧光屏。 成像原理与光镜相似，具体差异： 1）光镜用可见光作照明束，电镜以电子束作照明束。 2）光镜用玻璃透镜，电镜用电磁透镜。 3）光镜对组成相形貌分析，电镜兼有组成相形貌和结构分析。
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灯丝
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电子枪
图（a）为电子枪的自偏压 回路，自偏压回路可以起到 限制和稳定束流的作用。 图（b）是电子枪结构原理 图。在阴极和阳极之间的某 一地点，电子束会集成一个 交叉点，这就是通常所说的 电子源。交叉点处电子束直 径约几十个微米。
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7-2 透射电镜的主要部件---1样品台
样品台的作用是承载 样品，并使样品能作 平移、倾斜、旋转， 以选择感兴趣的样品 区域或位向进行观察 分析。透射电镜的样 品是放置在物镜的上 下极靴之间，由于这 里的空间很小，所以 透射电镜的样品也很 小，通常是直径3mm 的薄片。
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右图是电子光学系 统的组成部分示意 图。由图可见透射 电镜电子光学系统 是一种积木式结构， 上面是照明系统、 中间是成像系统、 下面是观察与记录 系统。
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一、照明系统
照明系统主要由电子枪和聚光镜组成。 电子枪是发射电子的照明光源。 聚光镜是把电子枪发射出来的电子会聚而成的交叉点进一 步会聚后照射到样品上。 照明系统的作用就是提供一束亮度高、照明孔径角小、平 行度好、束流稳定的照明源。
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场发射电子枪及原理示意图
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二、成像系统
成像系统主要由物镜、中间镜和投影镜组成。 （一）物镜 物镜是用来形成第一幅高分辨率电子显微图像或电子衍射 花样的透镜。透射电子显微镜分辨本领的高低主要取决于 物镜。因为物镜的任何缺陷都被成像系统中其它透镜进一 步放大。欲获得物镜的高分辨率，必须尽可能降低像差。 通常采用强激磁，短焦距的物镜。 物镜是一个强激磁短焦距的透镜，它的放大倍数较高，一 般为100-300倍。目前，高质量的物镜其分辨率可达0投影镜
投影镜的作用是把经中间镜放大（或缩小）的像（电子 衍射花样）进一步放大，并投影到荧光屏上，它和物镜 一样，是一个短焦距的强磁透镜。投影镜的激磁电流是 固定的。 因为成像电子束进入投影镜时孔镜角很小（约10-3rad）, 因此它的景深和焦长都非常大。即使改变中间镜的放大 倍数，使显微镜的总放大倍数有很大的变化，也不会影 响图像的清晰度。有时，中间镜的像平面还会出现一定 的位移，由于这个位移距离仍处于投影镜的景深范围之 内，因此，在荧光屏上的图像仍旧是清晰的。
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第二篇 材料电子显微分析
第七章 透射电镜的结构
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透射电子显微镜是利用电子的波动性来观察固体材料内部的各种缺 陷和直接观察原子结构的仪器。尽管复杂得多，它在原理上基本模 拟了光学显微镜的光路设计，简单化地可将其看成放大倍率高得多 的成像仪器。一般光学显微镜放大倍数在数十倍到数百倍，特殊可 到数千倍。而透射电镜的放大倍数在数千倍至一百万倍之间，有些 甚至可达数百万倍或千万倍。 目前，风行于世界的大型电镜，分辨本领为2~3Å ，电压为 100~500kV，放大倍数50~1200,000倍。由于材料研究强调综合分 析，电镜逐渐增加了一些其它专门仪器附件，如扫描电镜、扫描透 射电镜、X射线能谱仪、电子能损分析等有关附件，使其成为微观 形貌观察、晶体结构分析和成分分析的综合性仪器，即分析电镜。 它们能同时提供试样的有关附加信息。 高分辨电镜的设计分为两类：一是为生物工作者设计的，具有最佳 分辨本领而没有附件；二是为材料科学工作者设计的，有附件而损 失一些分辨能力。另外，也有些设计，在高分辨时采取短焦距，低 分辨时采取长焦距。
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电子枪
电子枪是透射电子显微镜的电子源。 常用的是热阴极三极电子枪，它由发夹形钨丝阴极、栅极帽 和阳极组成。 阴极：称灯丝，一般是由0.03~0.1毫米的钨丝作成V或Y形状。 阳极：加速从阴极发射出的电子。为了安全，一般都是阳极接 地，阴极带有负高压。 栅极：称控制极。会聚电子束；控制电子束电流大小，调节象 的亮度。 阴极、阳极和控制极决定着电子发射的数目及其动能，因此， 人们习惯上把它们通称为“电子枪”。
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照明部分示意图