正文

透射電鏡的工作原理

發(fā)布時間：2023-04-17 19:28:27 稿源：創(chuàng)意嶺閱讀： 93

大家好！今天讓創(chuàng)意嶺的小編來大家介紹下關于透射電鏡的工作原理的問題，以下是小編對此問題的歸納整理，讓我們一起來看看吧。

開始之前先推薦一個非常厲害的Ai人工智能工具，一鍵生成原創(chuàng)文章、方案、文案、工作計劃、工作報告、論文、代碼、作文、做題和對話答疑等等

只需要輸入關鍵詞，就能返回你想要的內容，越精準，寫出的就越詳細，有微信小程序端、在線網頁版、PC客戶端

官網：https://ai.de1919.com。

創(chuàng)意嶺作為行業(yè)內優(yōu)秀的企業(yè)，服務客戶遍布全球各地，如需了解SEO相關業(yè)務請撥打電話175-8598-2043，或添加微信：1454722008

本文目錄:

1、掃描電鏡和透射電鏡的區(qū)別
2、電子顯微鏡原理
3、顯微鏡的工作原理？
4、掃描電子顯微鏡與透射電子顯微鏡成像原理有何不同

透射電鏡的工作原理

一、掃描電鏡和透射電鏡的區(qū)別

掃描電鏡和透射電鏡的區(qū)別在于。

1、結構差異：主要體現(xiàn)在樣品在電子束光路中的位置不同。透射電鏡的樣品在電子束中間，電子源在樣品上方發(fā)射電子，經過聚光鏡，然后穿透樣品后，有后續(xù)的電磁透鏡繼續(xù)放大電子光束，最后投影在熒光屏幕上；掃描電鏡的樣品在電子束末端，電子源在樣品上方發(fā)射的電子束，經過幾級電磁透鏡縮小，到達樣品。當然后續(xù)的信號探測處理系統(tǒng)的結構也會不同，但從基本物理原理上講沒什么實質性差別。

相同之處：都是電真空設備，使用絕大部分部件原理相同，例如電子槍，磁透鏡，各種控制原理，消象散，合軸等等。

2、基本工作原理：透射電鏡：電子束在穿過樣品時，會和樣品中的原子發(fā)生散射，樣品上某一點同時穿過的電子方向是不同，這樣品上的這一點在物鏡1-2倍焦距之間，這些電子通過過物鏡放大后重新匯聚，形成該點一個放大的實像，這個和凸透鏡成像原理相同。這里邊有個反差形成機制理論比較深就不講，但可以這么想象，如果樣品內部是絕對均勻的物質，沒有晶界，沒有原子晶格結構，那么放大的圖像也不會有任何反差，事實上這種物質不存在，所以才會有這種牛逼儀器存在的理由。經過物鏡放大的像進一步經過幾級中間磁透鏡的放大（具體需要幾級基本上是由電子束亮度決定的，如果亮度無限大，最終由阿貝瑞利的光學儀器分辨率公式決定），最后投影在熒光屏上成像。由于透射電鏡物鏡焦距很短，也因此具有很小的像差系數(shù)，所以透射電鏡具有非常高的空間分辨率，0.1-0.2nm，但景深比較小，對樣品表面形貌不敏感，主要觀察樣品內部結構。

掃描電鏡：電子束到達樣品，激發(fā)樣品中的二次電子，二次電子被探測器接收，通過信號處理并調制顯示器上一個像素發(fā)光，由于電子束斑直徑是納米級別，而顯示器的像素是100微米以上，這個100微米以上像素所發(fā)出的光，就代表樣品上被電子束激發(fā)的區(qū)域所發(fā)出的光。實現(xiàn)樣品上這個物點的放大。如果讓電子束在樣品的一定區(qū)域做光柵掃描，并且從幾何排列上一一對應調制顯示器的像素的亮度，便實現(xiàn)這個樣品區(qū)域的放大成像。具體圖像反差形成機制不講。由于掃描電鏡所觀察的樣品表面很粗糙，一般要求較大工作距離，這就要求掃描電鏡物鏡的焦距比較長，相應的相差系數(shù)較大，造成最小束斑尺寸下的亮度限制，系統(tǒng)的空間分辨率一般比透射電鏡低得多1-3納米。但因為物鏡焦距較長，圖像景深比透射電鏡高的多，主要用于樣品表面形貌的觀察，無法從表面揭示內部結構，除非破壞樣品，例如聚焦離子束電子束掃描電鏡FIB-SEM，可以層層觀察內部結構。

透射電鏡和掃描電鏡二者成像原理上根本不同。透射電鏡成像轟擊在熒光屏上的電子是那些穿過樣品的電子束中的電子，而掃描電鏡成像的二次電子信號脈沖只作為傳統(tǒng)CTR顯示器上調制CRT三極電子槍柵極的信號而已。透射電鏡我們可以說是看到了電子光成像，而掃描電鏡根本無法用電子光路成像來想象。

3、樣品制備：TEM：電子的穿透能力很弱，透射電鏡往往使用幾百千伏的高能量電子束，但依然需要把樣品磨制或者離子減薄或者超薄切片到微納米量級厚度，這是最基本要求。透射制樣是學問，制樣好壞很多情況要靠運氣，北京大學物理學院電子顯微鏡實驗室，制樣室都貼著制樣過程規(guī)范，結語是祝你好運。

SEM：幾乎不用制樣，直接觀察。大多數(shù)非導體需要制作導電膜，絕大多數(shù)幾分鐘的搞定，含水的生物樣品需要固定脫水干燥，又要求不變形，比較麻煩，自然干燥還要曬幾天吧。

二者對樣品共同要求：固體，盡量干燥，盡量沒有油污染，外形尺寸符合樣品室大小要求。

二、電子顯微鏡原理

電子顯微鏡原理如下；

一、透射電子顯微鏡

透射電鏡即透射電子顯微鏡通常稱作電子顯微鏡或電鏡，是使用最為廣泛的一類電鏡。

1、工作原理：在真空條件下，電子束經高壓加速后，穿透樣品時形成散射電子和透射電子，它們在電磁透鏡的作用下在熒光屏上成像。電子束投射到樣品時，可隨組織構成成分的密度不同而發(fā)生相應的電子發(fā)射，如電子束投射到質量大的結構時，電子被散射的多，因此投射到熒光屏上的電子少而呈暗像，電子照片上則呈黑色。

2、主要優(yōu)點：分辨率高，可用來觀察組織和細胞內部的超微結構以及微生物和生物大分子的全貌。

透射電鏡的工作原理

二、掃描電鏡

掃描電鏡即掃描電子顯微鏡，主要用于觀察樣品的表面形貌、割裂面結構、管腔內表面的結構等。

1、工作原理：掃描電鏡是利用二次電子信號成像來觀察樣品的表面形態(tài)。用極細的電子束在樣品表面掃描，激發(fā)樣品表面放出二次電子，將產生的二次電子用特制的探測器收集，形成電信號運送到顯像管，在熒光屏上顯示物體。(細胞、組織)表面的立體構像，可攝制成照片。

2、主要優(yōu)點：景深長，所獲得的圖像立體感強，可用來觀察生物樣品的各種形貌特征。

透射電鏡的工作原理

三、顯微鏡的工作原理？

掃描電鏡是用聚焦電子束在試樣表面逐點掃描成像。試樣為塊狀或粉末顆粒，成像信號可以是二次電子、背散射電子或吸收電子。其中二次電子是最主要的成像信號。由電子槍發(fā)射的能量為 5 ～ 35keV 的電子，以其交叉斑作為電子源，經二級聚光鏡及物鏡的縮小形成具有一定能量、一定束流強度和束斑直徑的微細電子束，在掃描線圈驅動下，于試樣表面按一定時間、空間順序作柵網式掃描。聚焦電子束與試樣相互作用，產生二次電子發(fā)射（以及其它物理信號），二次電子發(fā)射量隨試樣表面形貌而變化。二次電子信號被探測器收集轉換成電訊號，經視頻放大后輸入到顯像管柵極，調制與入射電子束同步掃描的顯像管亮度，得到反映試樣表面形貌的二次電子像。

透射電鏡的工作原理是由鎢絲陰極在加熱狀態(tài)下發(fā)射電子。經過電場加速形成一個直徑50微米大小的電子源（相當于光學顯微鏡的光源）。經過雙聚焦鏡，發(fā)散的電子束被聚焦在樣品上（電子束斑直徑僅有3-5微米）。穿過樣品的電子束經過物鏡，在其像平面上形成第一幅高質量的樣品形貌放大像，然后再經過中間鏡和投影鏡的兩次放大，最終形成三級放大像而顯示在熒光屏上，或當熒光屏豎起來時就被記錄在照相底片上。

四、掃描電子顯微鏡與透射電子顯微鏡成像原理有何不同

掃描電鏡主要是電子束照射到樣品后的二次電子成像，透射電鏡的明場像是透射電子成像。

電子顯微鏡簡稱電鏡，英文名Electron Microscope（簡稱EM）經過五十多年的發(fā)展已成為現(xiàn)代科學技術中不可缺少的重要工具。

電子顯微鏡由鏡筒、真空裝置和電源柜三部分組成。

鏡筒主要有電子源、電子透鏡、樣品架、熒光屏和探測器等部件，這些部件通常是自上而下地裝配成一個柱體。

電子透鏡用來聚焦電子，是電子顯微鏡鏡筒中最重要的部件。一般使用的是磁透鏡，有

時也有使用靜電透鏡的。它用一個對稱于鏡筒軸線的空間電場或磁場使電子軌跡向軸線彎曲形成聚焦，其作用與光學顯微鏡中的光學透鏡（凸透鏡）使光束聚焦的作用是一樣的，所以稱為電子透鏡。光學透鏡的焦點是固定的，而電子透鏡的焦點可以被調節(jié)，因此電子顯微鏡不象光學顯微鏡那樣有可以移動的透鏡系統(tǒng)?，F(xiàn)代電子顯微鏡大多采用電磁透鏡，由很穩(wěn)定的直流勵磁電流通過帶極靴的線圈產生的強磁場使電子聚焦。電子源是一個釋放自由電子的陰極，柵極，一個環(huán)狀加速電子的陽極構成的。陰極和陽極之間的電壓差必須非常高，一般在數(shù)千伏到3百萬伏特之間。它能發(fā)射并形成速度均勻的電子束，所以加速電壓的穩(wěn)定度要求不低于萬分之一。

樣品可以穩(wěn)定地放在樣品架上，此外往往還有可以用來改變樣品（如移動、轉動、加熱、降溫、拉長等）的裝置。

為什么要用熒光屏呢？因為人們的肉眼是看不見電子束的，所以要用熒光屏把電子束變成可見的光源，才能形成眼睛能看得見的像。

探測器用來收集電子的信號或次級信號。

真空裝置用以保障顯微鏡內的真空狀態(tài)，這樣電子在其路徑上不會被吸收或偏向，由機械真空泵、擴散泵和真空閥門等構成，并通過抽氣管道與鏡筒相聯(lián)接。

透射式電子顯微鏡因電子束穿透樣品后，再用電子透鏡成像放大而得名。它的光路與光學顯微鏡相仿，可以直接獲得一個樣本的投影。通過改變物鏡的透鏡系統(tǒng)人們可以直接放大物鏡的焦點的像。由此人們可以獲得電子衍射像。使用這個像可以分析樣本的晶體結構。在這種電子顯微鏡中，圖像細節(jié)的對比度是由樣品的原子對電子束的散射形成的。由于電子需要穿過樣本，因此樣本必須非常薄。組成樣本的原子的原子量、加速電子的電壓和所希望獲得的分辨率決定樣本的厚度。樣本的厚度可以從數(shù)納米到數(shù)微米不等。原子量越高、電壓越低，樣本就必須越薄。樣品較薄或密度較低的部分，電子束散射較少，這樣就有較多的電子通過物鏡光闌，參與成像，在圖像中顯得較亮。反之，樣品中較厚或較密的部分，在圖像中則顯得較暗。如果樣品太厚或過密，則像的對比度就會惡化，甚至會因吸收電子束的能量而被損傷或破壞。

透射電鏡的分辨率為0.1～0.2nm，放大倍數(shù)為幾萬～幾十萬倍。由于電子易散射或被物體吸收，故穿透力低，必須制備更薄的超薄切片（通常為50～100nm）。

透射式電子顯微鏡鏡筒的頂部是電子槍，電子由鎢絲熱陰極發(fā)射出、通過第一，第二兩個聚光鏡使電子束聚焦。電子束通過樣品后由物鏡成像于中間鏡上，再通過中間鏡和投影鏡逐級放大，成像于熒光屏或照相干版上。中間鏡主要通過對勵磁電流的調節(jié)，放大倍數(shù)可從幾十倍連續(xù)地變化到幾十萬倍；改變中間鏡的焦距，即可在同一樣品的微小部位上得到電子顯微像和電子衍射圖像。

掃描電子顯微鏡的電子束不穿過樣品，僅以電子束盡量聚焦在樣本的一小塊地方，然后一行一行地掃描樣本。入射的電子導致樣本表面被激發(fā)出次級電子。顯微鏡觀察的是這些每個點散射出來的電子，放在樣品旁的閃爍晶體接收這些次級電子，通過放大后調制顯像管的電子束強度，從而改變顯像管熒光屏上的亮度。圖像為立體形象，反映了標本的表面結構。顯像管的偏轉線圈與樣品表面上的電子束保持同步掃描，這樣顯像管的熒光屏就顯示出樣品表面的形貌圖像，這與工業(yè)電視機的工作原理相類似。由于這樣的顯微鏡中電子不必透射樣本，因此其電子加速的電壓不必非常高。

掃描式電子顯微鏡的分辨率主要決定于樣品表面上電子束的直徑。放大倍數(shù)是顯像管上掃描幅度與樣品上掃描幅度之比，可從幾十倍連續(xù)地變化到幾十萬倍。掃描式電子顯微鏡不需要很薄的樣品；圖像有很強的立體感；能利用電子束與物質相互作用而產生的次級電子、吸收電子和X射線等信息分析物質成分。

掃描電子顯微鏡的制造是依據(jù)電子與物質的相互作用。當一束高能的人射電子轟擊物質表面時，被激發(fā)的區(qū)域將產生二次電子、俄歇電子、特征x射線和連續(xù)譜X射線、背散射電子、透射電子，以及在可見、紫外、紅外光區(qū)域產生的電磁輻射。同時，也可產生電子-空穴對、晶格振動（聲子）、電子振蕩（等離子體）。

以上就是關于透射電鏡的工作原理相關問題的回答。希望能幫到你，如有更多相關問題，您也可以聯(lián)系我們的客服進行咨詢，客服也會為您講解更多精彩的知識和內容。