投射电子显微镜原理

透射电子显微镜(Transmission Electron Microscope,简称TEM)是利用电子束通过样品透射的原理来观察样品内部的结构和形貌的一种高分辨率显微镜。其原理可以简述如下:

 

1. 电子源:TEM使用的是以阴极为主的电子发射源(如热阴极或场发射枪),通过加热或施加高电压,发射出高能电子束。

 

2. 减速和聚焦系统:发射出的电子束会经过减速系统,降低其能量,然后通过磁透镜系统进行聚焦,使电子束变得更加细致和集中。

 

3. 样品:样品通常为超薄切片,厚度通常在几纳米至几十纳米之间。样品需要被支撑在一块透明的载玻片上,以确保电子束可以透射。

 

4. 透射:电子束通过样品时,与样品内部的原子和电子相互作用,包括散射、吸收和透射。透过的电子束将携带有样品内部结构的信息。

 

5. 透射像形成:通过在透射电子束和样品之间放置一个透射电子显微镜专用的透射电子投影镜,将电子束透射的像聚焦到屏幕或传感器上,形成透射电子显微镜的像。

 

6. 成像:通过调整聚焦、对比度和亮度等参数,可以获得高分辨率、对比度良好的样品图像。透射电子显微镜的分辨率可以达到亚埃(Angstrom)级别。

 

总之,透射电子显微镜利用电子束与样品内部相互作用、透射和成像的原理,可以观察到具有高分辨率的样品内部结构,包括晶体、原子、分子等微观尺度的细节。

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