1、.：.；透射電子顯微鏡透射電子顯微鏡Transmission electron microscopy，縮寫TEM，簡稱透射電鏡，是把經(jīng)加速和聚集的 HYPERLINK /wiki/%E7%94%B5%E5%AD%90 o 電子 電子束投射到非常薄的樣品上，電子與樣品中的原子碰撞而改動方向，從而產生立體角散射。 HYPERLINK /wiki/%E6%95%A3%E5%B0%84%E8%A7%92 o 散射角 散射角的大小與樣品的密度、厚度相關，因此可以構成明暗不同的影像，影像將在放大、聚焦后在成像器件如 HYPERLINK zh.

2、/w/index.php?title=%E8%8D%A7%E5%85%89%E5%B1%8F&action=edit&redlink=1 o 熒光屏尚未撰寫 熒光屏、 HYPERLINK /wiki/%E8%83%B6%E7%89%87 o 膠片 膠片、以及 HYPERLINK /w/index.php?title=%E6%84%9F%E5%85%89%E8%80%A6%E5%90%88%E7%BB%84%E4%BB%B6&action=edit&redlink=1 o 感光耦合組件尚未撰寫 感光耦合組件

3、上顯示出來。由于電子的 HYPERLINK /wiki/%E5%BE%B7%E5%B8%83%E7%BE%85%E6%84%8F%E6%B3%A2 o 德布羅意波 德布羅意波長非常短，透射電子顯微鏡的分辨率比光學顯微鏡高的很多，可以到達0.10.2nm，放大倍數(shù)為幾萬百萬倍。因此，運用透射電子顯微鏡可以用于察看樣品的精細構造，甚至可以用于察看僅僅一列原子的構造，比光學顯微鏡所可以察看到的最小的構造小數(shù)萬倍。TEM在中和 HYPERLINK /wiki/%E7%89%A9%E7%90%86%E5%AD%A6 o 物理學 物理學和 H

4、YPERLINK /wiki/%E7%94%9F%E7%89%A9%E5%AD%A6 o 生物學 生物學相關的許多科學領域都是重要的分析方法，如 HYPERLINK /w/index.php?title=%E7%99%8C%E7%97%87%E7%A0%94%E7%A9%B6&action=edit&redlink=1 o 癌癥研討尚未撰寫 癌癥研討、 HYPERLINK /wiki/%E7%97%85%E6%AF%92%E5%AD%A6 o 病毒學 病毒學、 HYPERLINK zh.wikipe

5、/wiki/%E6%9D%90%E6%96%99%E7%A7%91%E5%AD%A6 o 資料科學 資料科學、以及 HYPERLINK /wiki/%E7%BA%B3%E7%B1%B3%E6%8A%80%E6%9C%AF o 納米技術 納米技術、 HYPERLINK /wiki/%E5%8D%8A%E5%AF%BC%E4%BD%93 o 半導體 半導體研討等等。在放大倍數(shù)較低的時候，TEM成像的對比度主要是由于資料不同的厚度和成分呵斥對電子的吸收不同而呵斥的。而當放大率倍數(shù)較高的時候，復雜的動搖作用會呵斥成像的亮度的

6、不同，因此需求專業(yè)知識來對所得到的像進展分析。經(jīng)過運用TEM不同的方式，可以經(jīng)過物質的化學特性、晶體方向、電子構造、樣品呵斥的電子相移以及通常的對電子吸收對樣品成像。第一臺TEM由 HYPERLINK /w/index.php?title=%E9%A9%AC%E5%85%8B%E6%96%AF%C2%B7%E5%85%8B%E8%AF%BA%E5%B0%94&action=edit&redlink=1 o 馬克斯克諾爾尚未撰寫 馬克斯克諾爾和 HYPERLINK /wiki/%E6%81%A9%E6%96%AF%E7%89%B9%

7、C2%B7%E9%B2%81%E6%96%AF%E5%8D%A1 o 恩斯特魯斯卡 恩斯特魯斯卡在1931年研制，這個研討組于1933年研制了第一臺分辨率超越可見光的TEM，而第一臺商用TEM于1939年研制勝利。第一部實踐任務的TEM，如今在德國慕尼黑的的遺址博物館展出。 HYPERLINK /wiki/%E6%81%A9%E6%96%AF%E7%89%B9%C2%B7%E9%98%BF%E8%B4%9D o 恩斯特阿貝 恩斯特阿貝最開場指出，對物體細節(jié)的分辨率遭到用于成像的光波 HYPERLINK /wiki/%E6%B3%A

8、2%E9%95%BF o 波長 波長的限制，因此運用 HYPERLINK /wiki/%E5%85%89%E5%AD%A6%E6%98%BE%E5%BE%AE%E9%95%9C o 光學顯微鏡 光學顯微鏡僅能對微米級的構造進展放大察看。經(jīng)過運用由 HYPERLINK /w/index.php?title=%E5%A5%A5%E5%8F%A4%E6%96%AF%E7%89%B9%C2%B7%E6%9F%AF%E5%8B%92&action=edit&redlink=1 o 奧古斯特柯勒尚未撰寫 奧古斯特柯勒和 HYPERLINK z

9、/w/index.php?title=%E8%8E%AB%E9%87%8C%E8%8C%A8%C2%B7%E5%86%AF%C2%B7%E7%BD%97%E5%B0%94&action=edit&redlink=1 o 莫里茨馮羅爾尚未撰寫 莫里茨馮羅爾研制的 HYPERLINK /wiki/%E7%B4%AB%E5%A4%96%E5%85%89 o 紫外光 紫外光顯微鏡，可以將極限分辨率提升約一倍 HYPERLINK /zh-cn/%E7%A9%BF%E9%80%8F%E5%BC%8F%E9%9B%

10、BB%E5%AD%90%E9%A1%AF%E5%BE%AE%E9%8F%A1 l cite_note-0#cite_note-0 1。然而，由于常用的玻璃會吸收紫外線，這種方法需求更昂貴的石英光學元件。當時人們以為由于光學波長的限制，無法得到亞微米分辨率的圖像 HYPERLINK /zh-cn/%E7%A9%BF%E9%80%8F%E5%BC%8F%E9%9B%BB%E5%AD%90%E9%A1%AF%E5%BE%AE%E9%8F%A1 l cite_note-ruska-1#cite_note-ruska-1 2。1858年， HYPERLINK zh.wik

11、/wiki/%E5%B0%A4%E5%88%A9%E4%B9%8C%E6%96%AF%C2%B7%E6%99%AE%E5%90%95%E5%85%8B o 尤利烏斯普呂克 尤利烏斯普呂克認識到可以經(jīng)過運用磁場來使 HYPERLINK /wiki/%E9%98%B4%E6%9E%81%E5%B0%84%E7%BA%BF o 陰極射線 陰極射線彎曲 HYPERLINK /zh-cn/%E7%A9%BF%E9%80%8F%E5%BC%8F%E9%9B%BB%E5%AD%90%E9%A1%AF%E5%BE%AE%E9%

12、8F%A1 l cite_note-2#cite_note-2 3。這個效應早在1897年就由曾經(jīng)被 HYPERLINK /w/index.php?title=%E8%B4%B9%E8%BF%AA%E5%8D%97%E5%BE%B7%C2%B7%E5%B8%83%E5%8A%B3%E6%81%A9&action=edit&redlink=1 o 費迪南德布勞恩尚未撰寫 費迪南德布勞恩用來制造一種被稱為 HYPERLINK /w/index.php?title=%E9%98%B4%E6%9E%81%E5%B0%84%E7%BA%BF

13、%E7%A4%BA%E6%B3%A2%E5%99%A8&action=edit&redlink=1 o 陰極射線示波器尚未撰寫 陰極射線示波器的丈量設備 HYPERLINK /zh-cn/%E7%A9%BF%E9%80%8F%E5%BC%8F%E9%9B%BB%E5%AD%90%E9%A1%AF%E5%BE%AE%E9%8F%A1 l cite_note-3#cite_note-3 4，而實踐上早在1891年， HYPERLINK /wiki/%E9%87%8C%E5%85%8B o 里克 里克就認識到運用磁場可以使陰極射線聚焦。

14、后來， HYPERLINK /w/index.php?title=%E6%B1%89%E6%96%AF%C2%B7%E5%B8%83%E6%96%AF&action=edit&redlink=1 o 漢斯布斯尚未撰寫 漢斯布斯在1926年發(fā)表了他的任務，證明了 HYPERLINK /wiki/%E9%80%8F%E9%95%9C l .E5.88.B6.E9.95.9C.E8.80.85.E6.96.B9.E7.A8.8B o 透鏡 制鏡者方程在適當?shù)臈l件下可以用于電子射線 HYPERLINK /z

15、h-cn/%E7%A9%BF%E9%80%8F%E5%BC%8F%E9%9B%BB%E5%AD%90%E9%A1%AF%E5%BE%AE%E9%8F%A1 l cite_note-4#cite_note-4 5。1928年，柏林科技大學的高電壓技術教授 HYPERLINK /w/index.php?title=%E9%98%BF%E9%81%93%E5%A4%AB%C2%B7%E9%A9%AC%E8%92%82%E4%BA%9A%E6%96%AF&action=edit&redlink=1 o 阿道夫馬蒂亞斯尚未撰寫 阿道夫馬蒂亞斯讓 HYPERLINK zh.

16、/w/index.php?title=%E9%A9%AC%E5%85%8B%E6%96%AF%C2%B7%E5%85%8B%E8%AF%BA%E5%B0%94&action=edit&redlink=1 o 馬克斯克諾爾尚未撰寫 馬克斯克諾爾來指點一個研討小組來改良 HYPERLINK /w/index.php?title=%E9%98%B4%E6%9E%81%E5%B0%84%E7%BA%BF%E7%A4%BA%E6%B3%A2%E5%99%A8&action=edit&redlink=1 o 陰極射線示波器尚未撰寫 陰極射線示波器。

17、這個研討小組由幾個博士生組成，這些博士生包括恩斯特魯斯卡和 HYPERLINK /w/index.php?title=%E5%8D%9A%E5%A4%9A%C2%B7%E5%86%AF%C2%B7%E5%8D%9A%E9%87%8C%E6%96%AF&action=edit&redlink=1 o 博多馮博里斯尚未撰寫 博多馮博里斯。這組研討人員思索了透鏡設計和示波器的列陳列，試圖經(jīng)過這種方式來找到更好的示波器設計方案，同時研制可以用于產生低放大倍數(shù)接近1:1的電子光學原件。1931年，這個研討組勝利的產生了在陽極光圈上放置的網(wǎng)格的電子放大圖像。這個設備運用了兩

18、個磁透鏡來到達更高的放大倍數(shù)，因此被稱為第一臺電子顯微鏡。在同一年，西門子公司的研討室主任 HYPERLINK /w/index.php?title=%E8%8E%B1%E5%9B%A0%E9%9C%8D%E5%B0%94%E5%BE%B7%C2%B7%E5%8D%A2%E7%99%BB%E5%A0%A1&action=edit&redlink=1 o 萊因霍爾德盧登堡尚未撰寫 萊因霍爾德盧登堡提出了電子顯微鏡的 HYPERLINK /wiki/%E9%9D%9C%E9%9B%BB%E9%80%8F%E9%8F%A1 o 靜電透鏡

19、 靜電透鏡的專利 HYPERLINK /zh-cn/%E7%A9%BF%E9%80%8F%E5%BC%8F%E9%9B%BB%E5%AD%90%E9%A1%AF%E5%BE%AE%E9%8F%A1 l cite_note-ruska-1#cite_note-ruska-1 2 HYPERLINK /zh-cn/%E7%A9%BF%E9%80%8F%E5%BC%8F%E9%9B%BB%E5%AD%90%E9%A1%AF%E5%BE%AE%E9%8F%A1 l cite_note-5#cite_note-5 6。分辨率改良1927年，

20、徳布羅意發(fā)表的論文中提示了電子這種本以為是帶有電荷的物質粒子的動搖特性 HYPERLINK /zh-cn/%E7%A9%BF%E9%80%8F%E5%BC%8F%E9%9B%BB%E5%AD%90%E9%A1%AF%E5%BE%AE%E9%8F%A1 l cite_note-6#cite_note-6 7。TEM研討組直到1932年才知道了這篇論文，隨后，他們迅速的認識到了電子波的波長比光波波長小了假設干數(shù)量級，實際上允許人們察看原子尺度的物質。1932年四月，魯斯卡建議建造一種新的電子顯微鏡以直接察看插入顯微鏡的樣品，而不是察看格點或者光圈的像。經(jīng)過這個設備，

21、人們勝利的得到了鋁片的衍射圖像和正常圖像，然而，其超越了光學顯微鏡的分辨率的特點依然沒有得到完全的證明。直到1933年，經(jīng)過對 HYPERLINK /w/index.php?title=%E6%A3%89%E7%BA%A4%E7%BB%B4&action=edit&redlink=1 o 棉纖維尚未撰寫 棉纖維成像，才正式的證明了TEM的高分辨率。然而由于電子束會損害棉纖維，成像速度需求非常快。1936年， HYPERLINK /wiki/%E8%A5%BF%E9%97%A8%E5%AD%90%E5%85%AC%E5%8F%B8

22、o 西門子公司 西門子公司繼續(xù)對電子顯微鏡進展研討，他們的研討目的使改良TEM的成像效果，尤其是對生物樣品的成像。此時，電子顯微鏡曾經(jīng)由不同的研討組制造出來，如英國國家物理實驗室制造的EM1設備 HYPERLINK /zh-cn/%E7%A9%BF%E9%80%8F%E5%BC%8F%E9%9B%BB%E5%AD%90%E9%A1%AF%E5%BE%AE%E9%8F%A1 l cite_note-Hawkes85-7#cite_note-Hawkes85-7 8。1939年，第一臺商用的電子顯微鏡安裝在了I. G Farben-Werke的物理系。由于西門子公司

23、建立的新實驗室在 HYPERLINK /wiki/%E7%AC%AC%E4%BA%8C%E6%AC%A1%E4%B8%96%E7%95%8C%E5%A4%A7%E6%88%98 o 第二次世界大戰(zhàn) 第二次世界大戰(zhàn)中的一次空襲中被摧毀，同時兩名研討人員喪生，電子顯微鏡的進一步研討任務被極大的妨礙 HYPERLINK /zh-cn/%E7%A9%BF%E9%80%8F%E5%BC%8F%E9%9B%BB%E5%AD%90%E9%A1%AF%E5%BE%AE%E9%8F%A1 l cite_note-ruskaNobelLect-8#c

24、ite_note-ruskaNobelLect-8 9。進一步研討第二次世界大戰(zhàn)之后，魯斯卡在西門子公司繼續(xù)他的研討任務。在這里，他繼續(xù)研討電子顯微鏡，消費了第一臺可以放大十萬倍的顯微鏡 HYPERLINK /zh-cn/%E7%A9%BF%E9%80%8F%E5%BC%8F%E9%9B%BB%E5%AD%90%E9%A1%AF%E5%BE%AE%E9%8F%A1 l cite_note-ruskaNobelLect-8#cite_note-ruskaNobelLect-8 9。這臺顯微鏡的根本設計依然在今天的現(xiàn)代顯微鏡中運用。第一次關于電子顯微鏡的國際會議于1

25、942年在 HYPERLINK /wiki/%E4%BB%A3%E5%B0%94%E5%A4%AB%E7%89%B9 o 代爾夫特 代爾夫特舉行，參與者超越100人 HYPERLINK /zh-cn/%E7%A9%BF%E9%80%8F%E5%BC%8F%E9%9B%BB%E5%AD%90%E9%A1%AF%E5%BE%AE%E9%8F%A1 l cite_note-Hawkes85-7#cite_note-Hawkes85-7 8。隨后的會議包括1950年的巴黎會議和1954年的倫敦會議。隨著TEM的開展，相應的 HYPERLI

26、NK /w/index.php?title=%E6%89%AB%E6%8F%8F%E9%80%8F%E5%B0%84%E7%94%B5%E5%AD%90%E6%98%BE%E5%BE%AE%E9%95%9C&action=edit&redlink=1 o 掃描透射電子顯微鏡尚未撰寫 掃描透射電子顯微鏡技術被重新研討，而在1970年 HYPERLINK /wiki/%E8%8A%9D%E5%8A%A0%E5%93%A5%E5%A4%A7%E5%AD%A6 o 芝加哥大學 芝加哥大學的 HYPERLINK zh.wikipedia.o

27、rg/w/index.php?title=%E9%98%BF%E5%B0%94%E4%BC%AF%E7%89%B9%C2%B7%E5%85%8B%E9%B2%81&action=edit&redlink=1 o 阿爾伯特克魯尚未撰寫 阿爾伯特克魯發(fā)明了 HYPERLINK /w/index.php?title=%E5%9C%BA%E5%8F%91%E5%B0%84%E6%9E%AA&action=edit&redlink=1 o 場發(fā)射槍尚未撰寫 場發(fā)射槍 HYPERLINK /zh-cn/%E7%A9%BF%E9%80%8F%E

28、5%BC%8F%E9%9B%BB%E5%AD%90%E9%A1%AF%E5%BE%AE%E9%8F%A1 l cite_note-9#cite_note-9 10，同時添加了高質量的物鏡從而發(fā)明了現(xiàn)代的掃描透射電子顯微鏡。這種設計可以經(jīng)過 HYPERLINK /w/index.php?title=%E7%8E%AF%E5%BD%A2%E6%9A%97%E5%9C%BA%E6%88%90%E5%83%8F&action=edit&redlink=1 o 環(huán)形暗場成像尚未撰寫 環(huán)形暗場成像技術來對原子成像?？唆敽退耐掳l(fā)明了冷場電子發(fā)射源，同時建造了一臺可以對很薄

29、的碳襯底之上的重原子進展察看的掃描透射電子顯微鏡 HYPERLINK /zh-cn/%E7%A9%BF%E9%80%8F%E5%BC%8F%E9%9B%BB%E5%AD%90%E9%A1%AF%E5%BE%AE%E9%8F%A1 l cite_note-10#cite_note-10 11。背景知識電子實際上，光學顯微鏡所能到達的最大分辨率，d，遭到照射在樣品上的 HYPERLINK /wiki/%E5%85%89%E5%AD%90 o 光子 光子波長以及光學系統(tǒng)的數(shù)值孔徑，NA，的限制：二十世紀早期，科學家發(fā)現(xiàn)實際上運用電子可以

30、突破可見光光波波長的限制波長大約400納米-700納米。與其他物質類似，電子具有波粒二象性，而他們的動搖特性意味著一束電子具有與一束電磁輻射類似的性質。電子波長可以經(jīng)過徳布羅意公式運用電子的動能得出。由于在TEM中，電子的速度接近光速，需求對其進展相對論修正 HYPERLINK /zh-cn/%E7%A9%BF%E9%80%8F%E5%BC%8F%E9%9B%BB%E5%AD%90%E9%A1%AF%E5%BE%AE%E9%8F%A1 l cite_note-11#cite_note-11 12 ：其中，h表示 HYPERLINK zh.wikipedia.or

31、g/wiki/%E6%99%AE%E6%9C%97%E5%85%8B%E5%B8%B8%E6%95%B0 o 普朗克常數(shù) 普朗克常數(shù)，m0表示電子的 HYPERLINK /wiki/%E9%9D%9C%E8%B3%AA%E9%87%8F o 靜質量 靜質量，E是加速后電子的能量。電子顯微鏡中的電子通常經(jīng)過電子熱發(fā)射過程從鎢燈絲上射出，或者采用場電子發(fā)射方式得到 HYPERLINK /zh-cn/%E7%A9%BF%E9%80%8F%E5%BC%8F%E9%9B%BB%E5%AD%90%E9%A1%AF%E5%BE%AE%E9%8F

32、%A1 l cite_note-12#cite_note-12 13。隨后電子經(jīng)過電勢差進展加速，并經(jīng)過靜電場與電磁透鏡聚焦在樣品上。透射出的電子束包含有電子強度、相位、以及周期性的信息，這些信息將被用于成像。電子源根本的TEM光學元件規(guī)劃圖。從上至下，TEM包含有一個能夠由 HYPERLINK /wiki/%E9%92%A8 o 鎢 鎢絲制成也能夠由 HYPERLINK /w/index.php?title=%E5%85%AD%E7%A1%BC%E5%8C%96%E9%95%A7&action=edit&redlink=1 o

33、六硼化鑭尚未撰寫 六硼化鑭制成的電子發(fā)射源 HYPERLINK /zh-cn/%E7%A9%BF%E9%80%8F%E5%BC%8F%E9%9B%BB%E5%AD%90%E9%A1%AF%E5%BE%AE%E9%8F%A1 l cite_note-13#cite_note-13 14。對于鎢絲，燈絲的外形能夠是別針形也能夠是小的釘形。而六硼化鑭運用了很小的一塊 HYPERLINK /w/index.php?title=%E5%8D%95%E6%99%B6&action=edit&redlink=1 o 單晶尚未撰寫 單晶。經(jīng)過將電

34、子槍與高達10萬伏-30萬伏的高電壓源相連，在電流足夠大的時候，電子槍將會經(jīng)過熱電子發(fā)射或者場電子發(fā)射機制將電子發(fā)射入真空。該過程通常會運用柵極來加速電子產生。一旦產生電子，TEM上邊的透鏡要求電子束構成需求的大小射在需求的位置，以和樣品發(fā)生作用 HYPERLINK /zh-cn/%E7%A9%BF%E9%80%8F%E5%BC%8F%E9%9B%BB%E5%AD%90%E9%A1%AF%E5%BE%AE%E9%8F%A1 l cite_note-rose-14#cite_note-rose-14 15。對電子束的控制主要經(jīng)過兩種物理效應來實現(xiàn)。運動的電子在 H

35、YPERLINK /wiki/%E7%A3%81%E5%9C%BA o 磁場 磁場中將會根據(jù) HYPERLINK /wiki/%E5%8F%B3%E6%89%8B%E5%AE%9A%E5%89%87 o 右手定那么 右手定那么遭到 HYPERLINK /wiki/%E6%B4%9B%E4%BC%A6%E5%85%B9%E5%8A%9B o 洛倫茲力 洛倫茲力的作用，因此可以運用磁場來控制電子束。運用磁場可以構成不同聚焦才干的次透鏡，透鏡的外形根據(jù)磁通量的分布確定。另外， HYPERLINK zh.w

36、/wiki/%E7%94%B5%E5%9C%BA o 電場 電場可以使電子偏斜固定的角度。經(jīng)過對電子束進展延續(xù)兩次相反的偏斜操作，可以使電子束發(fā)生平移。這種作用在TEM中被用作電子束挪動的方式，而在 HYPERLINK /wiki/%E6%89%AB%E6%8F%8F%E7%94%B5%E5%AD%90%E6%98%BE%E5%BE%AE%E9%95%9C o 掃描電子顯微鏡 掃描電子顯微鏡中起到了非常重要的作用。經(jīng)過這兩種效應以及運用電子成像系統(tǒng)，可以對電子束通路進展足夠的控制。與光學顯微鏡不同，對TEM的光學配置可以非?？?，這是由于位

37、于電子束通路上的透鏡可以經(jīng)過快速的電子開關進展翻開、改動和封鎖。改動的速度僅僅遭到透鏡的磁滯效應的影響。電子光學設備TEM的透鏡可以對電子束進展聚焦，聚焦的角度是一個可以變化的參數(shù)，這樣TEM就擁有了經(jīng)過改動透鏡線圈、四極子、或者六極子的電流來調理放大倍數(shù)的才干。四極子透鏡是一種將電磁線圈垂直擺放在正方形的頂點的陳列方式，從而使產生了聚焦用的磁場，而六極子配置經(jīng)過運用六個線圈，提高了磁場的對稱性。普通來說，TEM包含有三級透鏡。這些透鏡包括聚焦透鏡、物鏡、和投影透鏡。聚焦透鏡用于將最初的電子束成型，物鏡用于將穿過樣品的電子束聚焦，使其穿過樣品在掃描透射電子顯微鏡的掃描方式中，樣品上方也有物鏡，

38、使得射入的電子束聚焦。投影透鏡用于將電子束投射在熒光屏上或者其他顯示設備，比如膠片上面。TEM的放大倍數(shù)經(jīng)過樣品于物鏡的像平面間隔 之比來確定。另外的四極子或者六極子透鏡用于補償電子束的不對稱失真，被稱為 HYPERLINK /wiki/%E6%95%A3%E5%85%89 o 散光 散光。需求留意的是，TEM的光學配置于實踐實現(xiàn)有非常大的不同，制造商們會運用自定義的鏡頭配置，比如 HYPERLINK /wiki/%E7%90%83%E9%9D%A2%E5%83%8F%E5%B7%AE o 球面像差 球面像差補償系統(tǒng)或者利用能量濾

39、波來修正電子的 HYPERLINK /wiki/%E8%89%B2%E5%B7%AE o 色差 色差。成像設備TEM的成像系統(tǒng)包括一個能夠由顆粒極細10-100微米的硫化鋅制成熒光屏，可以向操作者提供直接的圖像。此外，還可以運用基于膠片或者基于CCD的圖像記錄系統(tǒng) HYPERLINK /zh-cn/%E7%A9%BF%E9%80%8F%E5%BC%8F%E9%9B%BB%E5%AD%90%E9%A1%AF%E5%BE%AE%E9%8F%A1 l cite_note-WilliamsAndCarter_v1-16#cite_note

40、-WilliamsAndCarter_v1-16 17。通常這些設備可以由操作人員根據(jù)需求從電子束通路中移除或者插入通路中。組成構造TEM的電子源在頂端，透鏡系統(tǒng)4、7、8將電子束聚焦于樣品上，隨后將其投影在顯示屏10上?？刂齐娮邮脑O備位于右方13和14。TEM包含有假設干元件，其中有一個用于傳輸電子束的真空系統(tǒng)，用于產生電子束的電子發(fā)射源，一系列的電磁透鏡，以及靜電盤。后兩個器件允許操作者按照要求對電子束進展操作。此外，還需求一個設備將樣品移入或移出電子束通路，以及在通路中挪動。成像設備隨后運用射出前述系統(tǒng)的的電子束成像。真空系統(tǒng)真空系統(tǒng)的作用有兩方面，一方面可以在陰極和地之間加以很高的電

41、壓，而不會將空氣擊穿產生電弧，另一方面可以將電子和空氣原子的撞擊頻率減小到可以忽略的量級，這個效應通常運用 HYPERLINK /wiki/%E5%B9%B3%E5%9D%87%E8%87%AA%E7%94%B1%E7%A8%8B o 平均自在程 平均自在程來描畫。規(guī)范的TEM需求將電子的通路抽成氣壓很低的真空，通常需求到達104 HYPERLINK /wiki/%E5%B8%95%E6%96%AF%E5%8D%A1 o 帕斯卡 帕 HYPERLINK /zh-cn/%E7%A9%BF%E9%80%

42、8F%E5%BC%8F%E9%9B%BB%E5%AD%90%E9%A1%AF%E5%BE%AE%E9%8F%A1 l cite_note-17#cite_note-17 18。由于TEM的元件如樣品夾具和膠卷盒需求經(jīng)常插入電子束通路，或者需求改換，因此系統(tǒng)需求可以重新抽成真空。因此，TEM不能采用永久密封的方法來堅持真空，而是需求配備多個抽氣系統(tǒng)以及氣閘。用于將TEM抽成到達需求的真空度的真空設備包含有假設干級。首先，需求運用 HYPERLINK /w/index.php?title=%E6%97%8B%E7%89%87%E6%B3%B5&action=edit

43、&redlink=1 o 旋片泵尚未撰寫 旋片泵或者 HYPERLINK /wiki/%E9%9A%94%E8%86%9C%E6%B3%B5 o 隔膜泵 隔膜泵將TEM抽成低真空，以允許 HYPERLINK /w/index.php?title=%E6%B6%A1%E8%BD%AE%E5%88%86%E5%AD%90%E6%B3%B5&action=edit&redlink=1 o 渦輪分子泵尚未撰寫 渦輪分子泵或者 HYPERLINK /w/index.php?title=%E6%89%A9%E6

44、%95%A3%E6%B3%B5&action=edit&redlink=1 o 分散泵尚未撰寫 分散泵將TEM抽至操作所需求的高度真空。為了讓低真空泵不用延續(xù)運轉，而渦輪分子泵延續(xù)的進展操作，低壓泵的真空端需求與渦輪分子泵級聯(lián) HYPERLINK /zh-cn/%E7%A9%BF%E9%80%8F%E5%BC%8F%E9%9B%BB%E5%AD%90%E9%A1%AF%E5%BE%AE%E9%8F%A1 l cite_note-DykstraAndRoss-18#cite_note-DykstraAndRoss-18 19。TEM不同段可以運用 HYPERLIN

45、K /wiki/%E9%97%A8%E9%98%80 o 門閥 門閥隔離，以允許在TEM的不同的區(qū)域到達不同的真空度，例如在高分辨率TEM或者場發(fā)射TEM的電子槍處，需求真空度到達 104 至 107 帕，甚至更高的真空。高電壓TEM需求極高的真空度，通常要到達 107 至 109 帕以放置產生電弧，特別是在TEM的陰極處 HYPERLINK /zh-cn/%E7%A9%BF%E9%80%8F%E5%BC%8F%E9%9B%BB%E5%AD%90%E9%A1%AF%E5%BE%AE%E9%8F%A1 l cite_note-Cha

46、pman-19#cite_note-Chapman-19 20。因此高壓TEM需求第三個真空系統(tǒng)，同時電子槍與主室運用門閥或者差動泵隔離。差動泵可以防止氣體分子分散入高真空電子槍區(qū)域的速度超越氣體抽出的速度。對于這種非常低的氣壓，需求運用 HYPERLINK /w/index.php?title=%E7%A6%BB%E5%AD%90%E6%B3%B5&action=edit&redlink=1 o 離子泵尚未撰寫 離子泵或者 HYPERLINK /w/index.php?title=%E5%90%B8%E6%B0%94%E6%9D

47、%90%E6%96%99&action=edit&redlink=1 o 吸氣資料尚未撰寫 吸氣資料。假設TEM的真空度達不到所需求的量級，會引起假設干的問題，如進入TEM的氣領會經(jīng)過一種成為 HYPERLINK /w/index.php?title=%E7%94%B5%E5%AD%90%E6%9D%9F%E8%87%B4%E6%B2%89%E6%B7%80&action=edit&redlink=1 o 電子束致沉淀尚未撰寫 電子束致沉淀的過程沉淀于待察看的樣品上，或者在更嚴重的情況下會導致陰極損傷 HYPERLINK /zh-

48、cn/%E7%A9%BF%E9%80%8F%E5%BC%8F%E9%9B%BB%E5%AD%90%E9%A1%AF%E5%BE%AE%E9%8F%A1 l cite_note-Chapman-19#cite_note-Chapman-19 20。由于樣品導致的真空問題可以經(jīng)過 HYPERLINK /w/index.php?title=%E5%86%B7%E9%98%B1&action=edit&redlink=1 o 冷阱尚未撰寫 冷阱技術來吸收樣品附近升華的氣體。樣品臺TEM 樣品支撐網(wǎng)格，其上有一 HYPERLINK /w/i

49、ndex.php?title=%E8%B6%85%E8%96%84%E5%88%87%E7%89%87&action=edit&redlink=1 o 超薄切片尚未撰寫 超薄切片。TEM樣品臺的設計包括氣閘以允許將樣品夾具插入真空中而盡量不影響顯微鏡其它區(qū)域的氣壓。樣品夾具適宜夾持規(guī)范大小的網(wǎng)格，而樣品那么放置在網(wǎng)格之上，或者直接夾持可以自我支撐的樣品。規(guī)范的TEM網(wǎng)格是一個直徑3.05mm的環(huán)形，其厚度和網(wǎng)格大小只需幾微米到100微米。樣品放置在內部的網(wǎng)格區(qū)域，其直徑約2.5mm。通常的網(wǎng)格資料運用銅、鉬、金或者鉑制成。這個網(wǎng)格放置在與樣品臺配套的樣品夾具上。大多數(shù)的樣品臺和夾具的設計依賴于

50、需求進展的實驗。除了3.05mm直徑的網(wǎng)格，2.3mm直徑的網(wǎng)格偶爾也在實踐中運用。這些網(wǎng)格在資料科學領域中得到廣泛運用，這是由于經(jīng)常需求將樣品傾斜很大的角度，而樣品資料經(jīng)常非常稀少。對電子透明的樣品的厚度約100納米，但是這個厚度與加速電子的電壓相關。一旦插入TEM，經(jīng)常需求對樣品進展操作以使電子束照射在感興趣的部分上，例如一個單 HYPERLINK /w/index.php?title=%E6%99%B6%E7%B2%92&action=edit&redlink=1 o 晶粒尚未撰寫 晶粒在某個特殊的角度的衍射。為了到達這一目的，TEM的樣品臺需求能過使樣品

51、在XY平面平移，在Z方向調理高度，而且通常至少可以在某一方向上對樣品進展旋轉。因此TEM的樣品臺必需對樣品提供四個運動的自在度。更現(xiàn)代的TEM可以為樣品提供了兩個方向正交的旋轉自在度，這種夾具設計稱為雙傾斜樣品夾具。某些頂端進入或者稱為垂直插入的樣品臺設計在高分辨率TEM研討中曾經(jīng)很普遍，這種樣品臺僅有XY平面的平移才干。TEM樣品臺的設計準那么非常復雜，需求同時思索到機械和電子光學的限制，因此有許多非常獨特的設計。由于TEM的放大倍數(shù)很高，樣品臺必需高度穩(wěn)定，不會發(fā)生 HYPERLINK /w/index.php?title=%E5%8A%9B%E5%AD%A

52、6%E6%BC%82%E7%A7%BB&action=edit&redlink=1 o 力學漂移尚未撰寫 力學漂移。通常要求樣品臺的漂移速度僅有每分鐘幾納米，而挪動速度每分鐘幾微米，精度要求到達納米的量級 HYPERLINK /zh-cn/%E7%A9%BF%E9%80%8F%E5%BC%8F%E9%9B%BB%E5%AD%90%E9%A1%AF%E5%BE%AE%E9%8F%A1 l cite_note-20#cite_note-20 21。早期的TEM設計經(jīng)過一系列復雜的機械設備來到達這個目的，允許操作者經(jīng)過假設干旋轉桿來準確的控制樣品臺的挪動?，F(xiàn)代的TEM

53、樣品臺采用電子樣品臺的設計，經(jīng)過 HYPERLINK /w/index.php?title=%E6%AD%A5%E8%BF%9B%E7%94%B5%E6%9C%BA&action=edit&redlink=1 o 步進電機尚未撰寫 步進電機來挪動平臺，使操作者可以利用計算機輸入設備來挪動樣品臺，如 HYPERLINK /wiki/%E6%93%8D%E7%BA%B5%E6%9D%86 o 支配桿 支配桿或 HYPERLINK /wiki/%E8%BD%A8%E8%BF%B9%E7%90%83 o 軌

54、跡球 軌跡球。TEM的樣品臺主要由兩個設計，側入式和頂入式 HYPERLINK /zh-cn/%E7%A9%BF%E9%80%8F%E5%BC%8F%E9%9B%BB%E5%AD%90%E9%A1%AF%E5%BE%AE%E9%8F%A1 l cite_note-WilliamsAndCarter_v1-16#cite_note-WilliamsAndCarter_v1-16 17。美中涉及都需求配合相應的夾具以允許樣品插入電子束通路的時候不會損害TEM的光學性質或者讓氣體進入TEM的真空區(qū)域。一個單軸傾斜樣品夾具，它可以插入TEM的測角儀。傾斜這個夾具可以經(jīng)過

55、旋轉整個測角儀來實現(xiàn)。通常運用的夾具是側入式的，樣品放置在一個較長的金屬桿的尖端，金屬通常是黃銅或不銹鋼，沿著金屬桿是一些聚合物 HYPERLINK /w/index.php?title=%E7%9C%9F%E7%A9%BA%E7%8E%AF&action=edit&redlink=1 o 真空環(huán)尚未撰寫 真空環(huán)，以保證在將樣品插入TEM的時候擁有足夠的真空氣密性。樣品臺需求配合金屬桿設計，而樣品根據(jù)TEM物鏡的設計或者放在物鏡之間或者放在物鏡附近。當插入樣品臺的時候，側入式夾具的尖端伸入TEM的真空腔中，而其末端處在空氣中，真空環(huán)構成了氣閘。側入式的TEM夾具

56、的插入過程包括將樣品旋轉以翻開一個微開關，使得樣品在插入TEM之前就開場對氣閘進展抽真空操作。第二個設計，頂入式夾具包括一個幾厘米長的小盒，盒沿軸有一個鉆孔，樣品被放置在洞中，能夠需求利用一個小的螺絲來將樣品固定在適宜的位置。樣品盒將被插入氣閘中，其鉆孔與TEM光軸垂直。在密封后，將操作氣閘以將樣品盒推入正確的位置，這時鉆孔將于TEM的光軸一致，電子束將穿過樣品盒的鉆孔射入樣品。這種設計通常無法將樣品傾斜，由于一旦傾斜，就會妨礙電子束的通路，或者與物鏡發(fā)生干擾 HYPERLINK /zh-cn/%E7%A9%BF%E9%80%8F%E5%BC%8F%E9%9B%

57、BB%E5%AD%90%E9%A1%AF%E5%BE%AE%E9%8F%A1 l cite_note-WilliamsAndCarter_v1-16#cite_note-WilliamsAndCarter_v1-16 17。電子槍電子槍的截面圖，表示圖為電子發(fā)射的機制電子槍有假設干根本元件組成：燈絲，偏置電路，韋乃特陰極，還有陽極。經(jīng)過將燈絲和負電壓電源相連，電子可以經(jīng)過電子槍泵往陽極，并射入TWM的真空腔，從而完成整個回路。電子槍用于使電子以一定的發(fā)散角度射出設備，這個角度被稱為電子槍發(fā)散角，。經(jīng)過放置充有比燈絲更多負電荷的韋乃特陰極，呈發(fā)散狀射出燈絲的電子會在適當?shù)牟僮飨卤掇D變?yōu)闀鄣姆绞?/p>

58、，其最小大小為電子槍的截面直徑。熱電子發(fā)射電流強度，J，與發(fā)射電子資料的 HYPERLINK /wiki/%E5%8A%9F%E5%87%BD%E6%95%B0 o 功函數(shù) 功函數(shù)和 HYPERLINK /wiki/%E7%8E%BB%E5%B0%94%E5%85%B9%E6%9B%BC%E5%88%86%E5%B8%83 o 玻爾茲曼分布 玻爾茲曼分布有關，關系如下，其中 A 是常數(shù)， 是功函數(shù)，而T是資料的溫度 HYPERLINK /zh-cn/%E7%A9%BF%E9%80%8F%E5%BC%

59、8F%E9%9B%BB%E5%AD%90%E9%A1%AF%E5%BE%AE%E9%8F%A1 l cite_note-WilliamsAndCarter_v1-16#cite_note-WilliamsAndCarter_v1-16 17：這個等式闡明，為了到達足夠的電流強度，需求將燈絲小心加熱，而多余的熱量也不能將燈絲損壞，因此需求具有較高熔點的資料，如 HYPERLINK /wiki/%E9%92%A8 o 鎢 鎢，或者可以選擇其他功函數(shù)較低的資料，如六硼化鑭作為燈絲的資料 HYPERLINK /zh-cn/%E7%A9%B

60、F%E9%80%8F%E5%BC%8F%E9%9B%BB%E5%AD%90%E9%A1%AF%E5%BE%AE%E9%8F%A1 l cite_note-21#cite_note-21 22。此外，六硼化鑭和鎢熱電子源必需加熱以使電子可以發(fā)射出來，通?？梢赃\用一個小電阻片來到達這一目的。為了防止 HYPERLINK /w/index.php?title=%E7%83%AD%E5%86%B2%E5%87%BB&action=edit&redlink=1 o 熱沖擊尚未撰寫 熱沖擊，經(jīng)常需求對電流進展延遲，以阻止熱梯度對燈絲的損傷。對六硼化鑭資料，這個延遲通常長達數(shù)