透射电镜结构和功能

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第十章透射电镜的结构与成像原理

第十章透射电镜的结构与成像原理第十章透射电镜的结构与成像原理透射电镜构造原理透射电镜一般是电子光学系统、真空系统和电源与控制系统三大部分组成。

电子光学系统通常称为镜筒，是透射电子显微镜的核心，它又可以分为照明系统、成像系统和观察记录系统。

下图是电镜电子光学系统的示意图，其中左边是电镜的剖面图，右边是电镜的示意图和光学显微镜的示意图对比。

由图中可以看出，电镜中的电子光学系统主要包括电子枪、聚光镜、试样台、物镜、物镜光阑、选区光阑、中间镜、投影镜和观察记录系统等几部分组成，其成像的光路与光学显微镜基本相同。

电镜的电子光学系统中，一般将电子枪和聚光镜归为照明系统，将物镜、中间镜和投影镜归为成像系统，而观察记录系统则一般是荧光屏和照相机，现在的电镜往往还配有慢扫描CCD相机，主要用来记录高分辨像和一般的电子显微像。

下图是电子光学系统的框架图。

第一节照明系统照明系统由电子枪、聚光镜以及相应的平移、倾转和对中等调节装置组成，其作用是提供一束亮度高、照明孔径半角小、平行度好、束流稳定的照明源。

为了满足明场和暗场成像的需要，照明束可以在5度范围内倾转。

1.1电子枪电子枪可分为热阴极电子枪和场发射电子枪。

热阴极电子枪的材料主要有钨丝(W)和六硼化镧(LaB6)而场发射电子枪又可以分为热场发射、冷场发射和Schottky场发射，Schottky场发射也归到热场发射。

场发射电子枪的材料必须是高强度材料，一般采用的是单晶钨，但现在有采用六硼化镧(LaB6)的趋势。

下一代场发射电子枪的材料极有可能是碳纳米管。

A、热阴级电子枪热电子枪由灯丝（阴极）、栅极帽、阳极组成。

常用灯丝为钨丝（如H-800)、LaB6(如JEM-3010)。

下图为热阴级电子枪的示意图。

其中左图是电子枪自偏压回路的示意图，右边是电子枪中等电压面的示意图。

下图是热阴级电子枪的实图，其中左边是钨灯丝电子枪，右边是六硼化镧电子枪。

钨灯丝电子枪的特点是价格便宜，对真空系统的要求不高，一般用比较老式的电镜中；而六硼化镧灯丝的性能要优于钨灯丝，在现在的电镜中，热阴级电子枪一般采用六硼化镧灯丝。

透射电镜(TEM)讲义

05
TEM操作与注意事项
操作步骤与技巧
01
02
03
04
准备样品
选择适当的样品，进行适当的处理和固定，以确保观察效果最佳。
调整仪器参数
根据观察需求，调整透射电镜的加速电压、放大倍数等参数，以达到最佳观察效果。
操作步骤
按照仪器操作手册的步骤进行操作，包括安装样品、调整焦距、观察记录等。
技巧
定量分析方法
颗粒统计
对图像中颗粒的数量、大小和分布进行统计，计算颗粒的平均尺寸和粒度分布。
电子衍射分析
利用电子衍射技术分析晶体结构和相组成，确定晶格常数和晶面间距。
能谱分析
通过能谱仪测定图像中各点的元素组成和相对含量，进行定性和定量分析。
04
TEM图像解析实例
晶体结构分析
利用高分辨的TEM图像，可以观察到晶体内部的原子排列和晶体结构，如面心立方、体心立方或六方密排结构等。
掌握操作技巧，如正确使用操作杆、合理利用观察窗口等，以提高观察效果和效率。
仪器维护与保养
定期清洁
定期对透射电镜进行清洁，保持仪器内部和外
部的清洁度。
检查部件
更换消耗品
定期检查透射电镜的部件，如电子枪、镜筒等，
确保其正常工作。
根据需要，及时更换透射电镜的消耗品，如真空泵
油、电子枪灯丝等。
保养计划
在操作透射电镜时，应严格遵守操作规程，确保仪器和人身安全。
THANK YOU
感谢聆听
80%
观察模式
根据观察目的选择不同的观察模式，如明场、暗场、相位对比和微分干涉等。
图像解析与解读
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透射电镜的工作原理

透射电镜的工作原理
透射电镜是一种高级显微镜，它利用电子束而不是光束来观察样品的微观结构。

透射电镜的工作原理主要包括电子源、电子透镜系统、样品台和检测系统。

首先，电子源产生高能电子束。

通常采用热阴极发射电子的方式，通过加热使
阴极发射出电子，然后经过一系列的加速器和聚焦器，将电子束聚焦到极小的直径，以便能够穿透样品并形成清晰的像。

其次，电子透镜系统起到聚焦和成像的作用。

透射电镜中的电子透镜系统通常
包括几个电磁透镜，通过调节透镜的电压和电流，可以控制电子束的聚焦和偏转，从而实现对样品的高分辨率成像。

然后，样品台是样品放置的地方。

在透射电镜中，样品通常需要制备成极薄的
切片，以便电子束可以穿透并形成像。

样品台通常可以在多个方向上进行微小的移动，以便对样品进行全方位的观察和分析。

最后，检测系统用于接收电子束穿过样品后的信号，并将其转换成图像。

检测
系统通常采用荧光屏或者数字传感器，将电子束的信号转换成可见的图像，并通过电子显微镜的显示器或者计算机进行观察和分析。

总的来说，透射电镜的工作原理是利用高能电子束穿透样品，通过电子透镜系
统的聚焦和成像，将样品的微观结构放大成可见的图像，从而实现对样品的高分辨率观察和分析。

透射电镜在生物学、材料科学、纳米技术等领域有着广泛的应用，对于研究微观结构和表征样品具有重要意义。

透射电镜结构和部件功能

调教系统
• 消像散器消像散器由围绕光轴对称环状均匀分布的8个小电磁线圈构成，用以消除（或减小）电磁透镜因材料、加工、污染等因素造成的像散。其中每4个互相垂直的线圈为1组，在任一直径方向上的2个线圈产生的磁场方向相反，用2组控制电路来分别调节这2组线圈中的直流电流的大小和方向，即能产生1个强度和方向可变的合成磁场，以补偿透镜中所原有的不均匀磁场缺陷（图中椭圆形实线），以达到消除或降低轴上像散的效果。
• 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调的光斑，投射在下面的样品上。
成像系统
• 物镜处于样品室下面，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。
• 束取向调整器及合轴
最理想的电镜工作状态，应该是使电子枪、各级透镜与荧光屏中心的轴线绝对重合。但这是很难达到的，它们的空间几何位置多多少少会存在着一些偏差，为此电镜采取的对应弥补调整方法为机械合轴加电气合轴的操作。机械合轴是整个合轴操作的先行步骤，通过逐级调节电子枪及各透镜的定位螺丝，来形成共同的中心轴线。这种调节方法很难达到十分精细的程度，只能较为粗略地调整，然后再辅之以电气合轴补偿。电气合轴是使用束取向调整器的作用来完成的，它能使照明系统产生的电子束做平行移动和倾斜移动，以对准成像系统的中心轴线。束取向调整器分枪（电子枪）平移、倾斜和束（电子束）平移、倾斜线圈两部分。前者用以调整电子枪发射出电子束的水平位置和倾斜角度；后者用以对聚光镜通道中电子束的调整。均为在照明光路中加装的小型电磁线圈，改变线圈产生的磁场强度和方向，可以推动电子束做细微的移位动作。

透射电镜tem的主要组成部分

透射电镜tem的主要组成部分TEM主要包括三个组成部分，分别是电子光学、电源与控制、真空系统三个组成部。

TEM的总体工作原理是:电子束由电子枪发射出来，在真空通道中穿越聚光镜，通过聚光镜将电子束会聚成一束光斑，照射在样品上，电子束透过样品后便携带有样品内部的结构信息，由于电子束的穿透力很弱，因此样品内致密处透过的电子量少，而稀疏处透过的电子量多，电子束透过样品后就进入到成像系统，首先经过物镜，被初级放大，而后进入到中间镜，综合放大，最后投影镜将放大的电子像投射到观察记录系统中的荧光屏上，并转换成可以观察的可见光像，由照相系统存成图片的形式。

下面将简单介绍下各个组成部分的结构以及原理。

一、照明系统照明系统有两个主要部件:1、电子枪:发射高能电子束，提供光源。

电子枪由阴极、阳极及位于阴极和阳极间的栅极组成，阴极是产生自由电子的源头，一旦阴极受热，就会产生自由电子，下面的阳极与阴极形成电场，阳极能够吸引阴极发射出的自由电子，并改变其运动状态，使之从杂乱无章改变到有序定向，而阴极下的栅极，在受到偏压作用后，会对电子束产生汇聚作用，即向中心轴聚集，这样就使运动在轴心的电子束能够穿过阳极中心，射出电子枪，进而形成了照射样品所需的光源。

同时，栅极还具有调节改变自由电子发射量的作用。

电子枪的工作原理如下:接通电源后，就会产生一定的电流，电流首先通过阴极，致使灯丝发热程度超过25000C，这时阴极产生的自由电子就会从灯丝表面逸出。

接通电源同时会产生加速电压，阳极表面产生的正电荷形成了正电场，阴极表面的自由电子在受到电场的作用后就会逸出，从电子枪射出形成电源。

通过改变灯丝电源能够使灯丝运行时处于欠饱和状态，如果想要改变亮度，就要改变电子束流量，而电子束流量的改变可以通过改变栅极变压来获得。

电镜工作时分辨率也是可以调节的，要想增大分辨率，也就是增强电子的穿透力，这时只要增加加速电压即可获得穿透力的增强，因为电压的加速会缩小波长，波长越小穿透力越强，虽然这样做可以增大分辨率，但也同样带来了相应的弊端，即成像反差的降低。

TEM的结构原理及其操作使用

透射电镜的结构、原理、及操作
JEM-2100F场发射透射电子显微镜（FETEM）
Field Emission Transmission Electron Microscope
一、透射电镜的结构与工作原理
成像方式
(n通常为3~6）
衍射方式
二、透射电镜的用途

透射电镜是研究固态物质显微形貌、晶体结构和测量微小物体的尺寸和形状的仪器，广泛应用于高分子材料、纳米材料、金属材料、陶瓷、冶金、生物、医学、地质、半导体、仿生学等各个领域以及工农业生产中。通过透射电镜可以方便的观察到物质的微观结构、晶体的生长规律，检测各种材料的老化及其疲劳损害程度，分析各种材料中各种成分的分布规律及其各种元素间的比例关系。

明场像
离轴暗场像
中心暗场像

影响衍射强度的主要因素是晶体取向和结构振幅，主要是晶体对电子的衍射。由于晶体样品的复杂性和不完整性，样品衍射衬度也有多种表现形式，例如：

1）衍射明场像中两个晶粒一明一暗，说明前者不处于布拉格衍射条件位置，而后者处于布拉格衍射条件位置；
2）由于电子波长短，衍射角小，晶体中位错、层错、空位等的缺陷的存在，致使局部晶格发生畸变，改变了这些部位的衍射条件，正常的周期性遭到了破坏，使其与周围有不同的成像电子束强度而显示衬度； 3）基体中微区域元素的富集，使正常的晶面间距发生变化，也会改变局部区域的衍射条件，提供新的衬度； 4）两种不同的物相，组成不同，对电子散射本领不同，结构振幅不同，引起衬度差别； 5）电子衍射强度由于样品厚度的变化在像中会产生等厚条纹（同一条纹上的样品厚度相同）；而由于晶体的弯曲在像中会产生等倾条纹（同一条纹上晶体偏离矢量的数值相等）。通常衍射衬度明、暗场成像分析常与衍射方式中的选区电子衍射相结合来确定物相的显微形态、点阵类型和参数。

实验二细胞的超微结构—透射电镜下的细胞器

实验二细胞的超微结构—透射电镜下的细胞器实验目的：通过使用透射电子显微镜观察和研究细胞的超微结构，了解细胞器的形态和组织，以及其在细胞功能中的作用。

实验原理：透射电子显微镜是一种利用电子束通过样品的原理进行显微观察的仪器。

相比传统光学显微镜，透射电子显微镜具有更高的分辨率和放大倍数。

实验步骤：1.准备样品：使用透射电子显微镜需要制备薄片样品。

将细胞或组织固定、切片和上染色剂等。

2.调整放大倍数：根据需要观察的细胞器，调整透射电子显微镜的放大倍数。

3.开始观察：将样品放入透射电子显微镜中，调整焦距和对比度，开始观察细胞超微结构。

4.记录结果：使用电子显微镜拍摄或记录所见到的细胞器的图像和形态。

根据观察结果，对细胞器的结构和功能进行分析和讨论。

实验结果：观察细胞的超微结构可以看到许多细胞器，如细胞核、线粒体、内质网、高尔基体、溶酶体等。

细胞核是细胞的控制中心，一般位于细胞的中央。

在透射电镜下观察，可以看到核膜（由内核膜和外核膜组成）、核孔、核仁等结构。

核膜通过核孔与细胞质相连，核仁是RNA合成的地方。

线粒体是细胞的能量中心，通过细胞呼吸产生ATP。

在透射电镜下观察，线粒体呈棒状或梭形，内部含有许多内膜，并形成一系列被称为嵴（cristae）的褶层。

嵴上含有许多氧化酶，参与细胞呼吸。

内质网是细胞的重要细胞器之一，两个片层之间的空腔称为内质网腔。

内质网膜上覆盖着许多小颗粒，称为核糖体。

内质网分为粗面内质网和平滑内质网，前者存在核糖体，用于蛋白质合成，后者没有核糖体，参与脂质代谢和钙离子存储。

高尔基体是细胞的分泌细胞器，具有分泌蛋白质、糖蛋白质和磷脂等功能。

高尔基体由多个平面被膜囊构成，形成一系列被称为囊泡的结构。

在透射电镜下可以看到高尔基体具有一层由囊泡组成的堆叠结构。

溶酶体是细胞的消化系统，其内部含有多种水解酶。

溶酶体呈球状或椭圆形，在透射电镜下可以看到其内部含有酶泡。

溶酶体参与细胞内的废物降解和吞噬体的形成。

透射电镜的结构和功能

☆ 电子波长很短，如加速电压100kV时为 0.00370nm，分辨本领可达0.002nm。但实际达不到，原因是磁透镜也有像差。
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▲ 球差：透镜中心与边缘对电子的会聚能力不同造成。在物面上的影响半径为 rS=CSα3 CS为球差系数 α 为孔径半角
像平面Ⅱ 像平面Ⅰ
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透射电子显微学的发展(回顾)
1931年 E.Ruska and M. Knoll 世界上第一台电镜 1986年 E.Ruska 获诺贝尔物理学奖 1982年 A.Klug 获诺贝尔化学奖 1937年 C.J.Davisson and G.P.Thomson 获诺贝尔物理学奖 50～60年代英国剑桥大学物理系 Cavendish Lab. P.B.Hirsch and A.Howie et al (TEM) 衍衬理论: 运动学、动力学透射电镜代表作：薄晶体电子显微学刘安生译 Electron Microscopy in Thin Crystal
观察屏下为照相装置，两者相距十几厘米，但成像清晰。
辅助观察屏和5倍双筒放大镜
对动态研究可用电视装置。
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投影镜：放大镜，保证足够高的放大倍数。强激磁，短焦距透镜。放大：100倍左右
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三级透镜
的放大成像和电子衍射的光路图
形貌像
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电子衍射
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显像部分观察屏
用荧光粉制成，可对电子感光。
照相装置
照相用电子感光片，要求分辨本领高，约为 100条线／mm，为进一步放大。 X射线和光谱分析用胶片也可。数码相机

透射电镜的基本功能

透射电镜的基本功能透射电镜是一种非常重要的电子显微镜，广泛应用于材料科学、生物学和化学等领域。

它可以通过控制电子束的路径和能量，产生高分辨率的影像，从而帮助我们研究物质的微观结构和性质。

本文将介绍透射电镜的基本功能，包括成像、衍射和能谱分析等方面。

一、透射电镜的成像功能透射电镜的主要功能是成像，它可以产生高分辨率的样品图像，从而帮助我们观察和研究样品的微观结构和形态。

透射电镜的成像原理是利用电子束与样品相互作用的效应，通过收集和处理电子束的散射和透射信号，生成图像。

透射电镜的成像原理可以用透射电子显微镜的简化模型来说明。

透射电子显微镜由电子枪、透射样品和投影屏三部分组成。

电子枪产生高能的电子束，经过准直器和聚焦器的调节，使电子束聚焦到样品表面。

样品对电子束的散射和透射会产生不同的信号，这些信号通过投影屏被收集和记录。

透射电镜的成像分为两种模式：直接成像和倒置成像。

在直接成像模式下，样品图像与样品本身的方向一致。

在倒置成像模式下，样品图像与样品本身的方向相反。

这是因为在透射电镜中，电子束与样品的相互作用是非常复杂的，包括电子的散射、透射和吸收等过程，从而导致图像的倒置。

透射电镜的成像分辨率取决于电子束的能量和样品的性质。

一般来说，电子束的能量越高，成像分辨率越高。

但是，高能电子束也会引起样品的损伤和辐射损伤，因此需要适当调节电子束的能量和强度。

此外，样品的结构和厚度也会影响成像分辨率，因为电子束在样品中的传播和散射会受到样品的影响。

二、透射电镜的衍射功能透射电镜的衍射功能是指利用电子束与样品相互作用的效应，产生衍射信号，从而研究样品的晶体结构和晶格参数。

透射电镜的衍射原理与X射线衍射类似，都是利用波粒二象性和布拉格定律来解释。

透射电镜的衍射模式包括电子衍射和选区电子衍射两种。

其中，电子衍射是指在整个样品上均匀照射电子束，观察电子衍射的强度和位置，从而确定样品的晶体结构和晶格参数。

选区电子衍射是指在样品上选定一个小区域，只在该区域内照射电子束，观察电子衍射的强度和位置，从而确定该区域的晶体结构和晶格参数。

透射电子显微镜原理及结构

主要有灯丝电源和高压电源，使电子枪产生稳定的高照明电子束；各个磁透镜的稳压稳流电源；电气控制电路。
3.2 透射电镜主要性能指标
(1)分辨率是透射电镜的最主要的性能指标，它反应了电镜显示亚
显微组织、结构细节的能力。用两种指标表示： ❖点分辨率：表示电镜所能分辨的两个点之间的最小距离。 ❖线分辨率：表示电镜所能分辨的两条线之间的最小距离。
在实际制作塑料-碳二级复型时，往往把第一、二次的塑料复型弃去不要，以清洁表面。而萃取复型则有意识的通过选择适当的侵蚀剂侵蚀试块表面，形成浮雕，用复型膜把需要观察的相（一般是指第二相）萃取下来。
3.3 透射电镜样品制备方法
3..3.1 间接样品的制备
3、复型像及复型衬度的改善
有些材料不能直接制成薄膜样品，往往采用复型技术把材料表面复制下来，制成复型膜，在电镜上观察。这种用复型膜形成的电子图象可称为复型像。
July 2021
2、Our destiny offers not only the cup of d of opportunity. (Richard Nixon, American President )命运给予我们的不是失望之酒，而是机会之杯。二〇二一年六月十七日2021年6月17日星期四
d L R K R
直到50年代，才随着电子显微镜的发展，把成像和衍射有机地联系起来后，为物相分析和晶体结构分析研究开拓了新的途径。
许多材料和粘土矿物中的晶粒只有几十微米大小，有时甚至小到几百纳米，不能用X射线进行单个晶体的衍射，但却可以用电子显微镜在放大几万倍的情况下，用选区电子衍射和微束电子衍射来确定其物相或研究这些微晶的晶体结构。
将待观察的试样按预定取向切割成薄片，再经机械减薄抛光等过程预减薄至30～40um的薄膜。把薄膜钻取或切取成尺寸为2.5～3mm的小片。装入离子轰击减薄装置进行离子轰击减薄和离子抛光。

透射电子显微镜基本结构及功能

透射电子显微镜部分结构及功能在光学显微镜下无法看清小于0.2µm的细微结构，这些结构称为亚显微结构（s ubmicroscopic structures）或超微结构（ultramicroscopic structures；ultrastructu res）。

要想看清这些结构，就必须选择波长更短的光源，以提高显微镜的分辨率。

1 932年Ruska发明了以电子束为光源的透射电子显微镜（transmission electron mi croscope，TEM），电子束的波长要比可见光和紫外光短得多，并且电子束的波长与发射电子束的电压平方根成反比，也就是说电压越高波长越短。

目前TEM的分辨力可达0.2nm。

电子显微镜与光学显微镜的成像原理基本一样，所不同的是前者用电子束作光源，用电磁场作透镜。

另外，由于电子束的穿透力很弱，因此用于电镜的标本须制成厚度约50nm左右的超薄切片。

这种切片需要用超薄切片机（ultramicrotome）制作。

电子显微镜的放大倍数最高可达近百万倍、由电子照明系统、电磁透镜成像系统、真空系统、记录系统、电源系统等5部分构成，如果细分的话：主体部分是电子透镜和显像记录系统，由置于真空中的电子枪、聚光镜、物样室、物镜、衍射镜、中间镜、投影镜、荧光屏和照相机。

电子显微镜是使用电子来展示物件的内部或表面的显微镜。

高速的电子的波长比可见光的波长短（波粒二象性），而显微镜的分辨率受其使用的波长的限制，因此电子显微镜的分辨率（约0.1纳米）远高于光学显微镜的分辨率（约200纳米）。

透射式显微镜的结构与原理透射式电子显微镜(TEM)与投射式光学显微镜的原理很相近，它们的光源、透镜虽不相同，但照放大和成像的方式却完全一致。

在实际情况下无论是光镜还是电镜，其内部结构都要比图示复杂得多，图中的聚光镜（condonser lens）、物镜（object lens）和投影镜（projection lens）为光路中的主要透镜，实际制作中它们往往各是一组（多块透镜构成），在设计电镜时为达到所需的放大率、减少畸变和降低像差，又常在投影镜之上增加一至两级中间镜（i ntemediate lens）。

透射电镜（TEM）原理及应用介绍

透射电镜（TEM）原理及应用介绍
透射电镜（TEM）原理及应用介绍
人的眼睛只能分辨1/60度视角的物体，相当于在明视距离下能分辨0.1mm的目标。

光学显微镜通过透镜将视角扩大，提高了分辨极限，可达到2000A。

光学显微镜做为材料研究和检验的常用工具，发挥了重大作用。

但是随着材料科学的发展，人们对于显微镜分析技术的要求不断提高，观察的对象也越来越细。

如要求分表几十埃或更小尺寸的分子或原子。

一般光学显微镜，通过扩大视角可提高的放大倍数不是无止境的。

阿贝（Abbe）证明了显微镜的分辨极限取决于光源波长的大小。

在一定波长条件下，超越了这个极限度，在继续放大将是徒劳的，得到的像是模糊不清的
TEM简介
透射电子显微镜（英语：Transmission electron microscope，缩写TEM），简称透射电镜，是把经加速和聚集的电子束投射到非常薄的样品上，电子与样品中的原子碰撞而改变方向，从而产生立体角散射。

散射角的大小与样品的密度、厚度相关，因此可以形成明暗不同的影像。

通常，透射电子显微镜的分辨率为0.1～0.2nm，放大倍数为几万～百万倍，用于观察超微结构，即小于0.2微米、光学显微镜下无法看清的结构，又称亚显微结构。

透射电镜介绍

中间镜和投影镜的作用是将来自物镜的初
级像逐级放大，最后成像于荧光屏上。其结构与物镜基本相似，中间镜是长焦距弱磁透镜，投影镜是短焦距强磁透镜。利用改变中间镜和第一投影镜的电流来控制总放大倍数。
投影镜(Projector
荧光板双目镜底片盒底片传送装置控制暴光装置
阳极
阳极电位为零，相对于阴极是正的加速电压。通常几十千伏~几百千伏，视不同要求而定，其作用是使电子加速。
聚光镜
聚光镜的作用是将电子枪所发射的电子束
会聚在样品上，控制照明亮度、电子束斑的大小及孔径角。
构成：电磁透镜、聚光镜光阑、偏转线圈、
消像散器等组成。
Overfocused
Focused
真空系统包括：
机械泵、扩散泵等真空检测装置阀门和控制系统
3 电气系统

高压电源透射电源偏转线圈电源真空系统电源照相系统电源安全保护电路
谢谢
物镜(Objective lens)
物镜(Objective
lens)是成像放大系统的第一级成像透镜，其作用是将样品信息作初级放大，一般放大倍数为50 倍。
物镜光阑(Objective aperture )
Remove aperture
Insert aperture
中间镜(Intermediate lens)
2 真空排气系统
真空系统的作用是使镜筒内部处于高真空状态，也是决定电镜能否正常工作的重要因素。如果真空度差，则： (1)导致气体分子与高速运行的电子相互作用而随机地散射电子，降低图像的反差。 (2)电子枪中所残存的气体分子会产生电离而放电，引起电子束发射不稳定或“闪烁”。
(3)残余气体与热灯丝作用，缩短灯丝寿命。 (4)残余气体聚集在样品上会污染样品。

透射电镜的工作原理和特点

像差分球差、像散、色差等，其中，球差是限制电子透镜分辨本领最主要的因素。球差的大小，可以用球差散射圆斑半径Rs和纵向球差ΔZs两个参量来衡量。前者是指在傍轴电子束形成的像平面(也称高斯像平面)上的散射圆斑的半径。后者是指傍轴电子束形成的像点和远轴电子束形成的像点间的纵向偏离距离。
ΔZs
Δr0=0.61λ/Nsinα Δr0：成像物体上能分辨出来的两个物点间的最小距离，表示透镜分辨本领的大小。
λ：波长; N：介质的相对折射系数
α:透镜的孔径半角只考虑衍射效应时，在照明光源和介质一定的条件
下，孔径半角越大，透镜的分辨本领越高。像差对分辨本领的影响：
由于球差、像散和色差的影响，物体上的光点在像
通常将镜筒分为照明、成像及图像观察和记录三个系统。照明系统：电子枪、聚光镜成像系统：样品室、物镜、中间镜和投影镜图像观察和记录系统：荧光屏和照相装置
1. 照明系统照明系统的作用： ① 提供光源，控制其稳定度、照
明强度和照明孔径角； ② 选择照明方式(明场或暗场成
像)。
(1) 电子枪电子枪是透射电镜的电子源。因为
透过样品的电子束强度，其取决于这些信息，经过物镜聚焦放大在其平面上形成一幅反映这些信息的透射电子像，经过中间镜和投影镜进一步放大，在荧光屏上得到三级放大的最终电子图像，还可将其记录在电子感光板或胶卷上。
透镜电镜和普通光学显微镜的光路是相似的，如图4-3所示。
光学显微镜与透射电镜的比较
电子枪决定了像的亮度、图像稳定度和穿透样品能力，所以相应地要求其亮度、发射稳定度和加速电压都要高。最常用的加速电压为50~100kV，近来超高电压电镜的加速电压已达数千kV。
电子枪

透射电镜的结构

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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场发射电子枪及原理示意图
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二、成像系统
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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。
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。
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聚光镜
聚光镜：由于电子之间的斥力和阳极小孔的发散作用，电子束穿过阳极小孔后，又逐渐变粗，射到试样上仍然过大。聚光镜用来会聚电子枪射出的电子束，以最小的损失照明样品，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，如图所示。第一聚光镜是强激磁透镜，束斑缩小率为10～50倍左右，将电子枪第一交叉点束斑缩小为1～ 5μm；而第二聚光镜是弱激磁透镜，适焦时放大倍数为2倍左右。结果在样品平面上可获得2～ 10μm的照明电子束斑。