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透射電鏡在自然科學(xué)研究中起到日益重要的作用
透射電鏡，可以看到在光學(xué)顯微鏡下無法看清的小于0.2um的細(xì)微結(jié)構(gòu)，這些結(jié)構(gòu)稱為亞顯微結(jié)構(gòu)或超微結(jié)構(gòu)。透射電鏡成像方式與光學(xué)生物顯微鏡相似，只是以電子透鏡代替玻璃透鏡。
透射電鏡按加速電壓分類，通常可分為常規(guī)電鏡(100kV)、高壓電鏡(300kV)和超高壓電鏡(500kV以上)。提高加速電壓，可縮短入射電子的波長。一方面有利于提高透射電鏡的分辨率;同時又可以提高對試樣的穿透能力，這不僅可以放寬對試樣減薄的要求，而且厚試樣與近二維狀態(tài)的薄試樣相比，更接近三維的實際情況，在自然科學(xué)研究中起到日益重要的作用。
透射電鏡由以下幾大部分組成：照明系統(tǒng)，成像光學(xué)系統(tǒng);記錄系統(tǒng);真空系統(tǒng);電氣系統(tǒng)。成像光學(xué)系統(tǒng)又稱鏡筒，是透射電鏡的主體。
照明系統(tǒng)主要由電子槍和聚光鏡組成。電子槍是發(fā)射電子的照明光源。聚光鏡是把電子槍發(fā)射出來的電子會聚而成的交叉點進(jìn)一步會聚后照射到樣品上。照明系統(tǒng)的作用就是提供一束亮度高、照明孔徑角小、平行度好、束流穩(wěn)定的照明源。
成像系統(tǒng)主要由物鏡、中間鏡和投影鏡組成。物鏡是用來形成diyi幅高分辨率電子顯微圖像或電子衍射花樣的透鏡。透射電鏡分辨本領(lǐng)的高低主要取決于物鏡。因為物鏡的任何缺陷都被成像系統(tǒng)中其它透鏡進(jìn)一步放大。欲獲得物鏡的高分辨率，必須盡可能降低像差。通常采用強(qiáng)激磁，短焦距的物鏡。物鏡是一個強(qiáng)激磁短焦距的透鏡，它的放大倍數(shù)較高，一般為100-300倍。目前，高質(zhì)量的物鏡其分辨率可達(dá)0.1nm左右。中間鏡是一個弱激磁的長焦距變倍透鏡，可在0-20倍范圍調(diào)節(jié)。
在透射電鏡操作過程中，主要是利用中間鏡的可變倍率來控制透射電鏡的放大倍數(shù)。投影鏡的作用是把經(jīng)中間鏡放大(或縮小)的像(電子衍射花樣)進(jìn)一步放大，并投影到熒光屏上，它和物鏡一樣，是一個短焦距的強(qiáng)磁透鏡。投影鏡的激磁電流是固定的。因為成像電子束進(jìn)入投影鏡時孔鏡角很小(約0.001rad)，因此它的景深和焦距都非常大。即使改變中間鏡的放大倍數(shù)，使顯微鏡的總放大倍數(shù)有很大的變化，也不會影響圖像的清晰度。有時，中間鏡的像平面還會出現(xiàn)一定的位移，由于這個位移距離仍處于投影鏡的景深范圍之內(nèi)，因此，在熒光屏上的圖像仍舊是清晰的。
觀察和記錄裝置包括熒光屏和照相機(jī)構(gòu)，在熒光屏下面放置一下可以自動換片的照相暗盒。照相時只要把熒光屏豎起，電子束即可使照相底片曝光。由于透射電鏡的焦長很大，雖然熒光屏和底片之間有數(shù)十厘米的間距，仍能得到清晰的圖像。