透射电子显微镜的工作原理及作用（透射电子显微镜工作原理及用途）

透射电子显微镜工作原理透射电子显微镜(简称TEM)可以看到光学显微镜下看不清楚的小于0.2um的微细结构。这些结构被称为亚微结构或超微结构。为了看清这些结构，需要选择波长更短的光源，以提高显微镜的分辨率。鲁斯卡在1932年发明了以电子束为光源的透射电子显微镜。电子束的波长比可见光和紫外光的波长要短得多，电子束的波长与发射电压的平方根成反比，也就是说电压越高，波长越短。目前TEM的分辨率可以达到0.2nm。

透射电子显微镜的工作原理是电子枪发射的电子束在真空通道中沿透镜的光轴穿过聚光镜，通过聚光镜会聚成一个细而亮且均匀的光斑，照亮样品室中的样品。透过样品的电子束携带了样品内部的结构信息，透过样品致密部分的电子量较少，透过稀疏部分的电子量较多。经过物镜会聚聚焦和初级放大后，电子束进入下中间透镜和第一、第二投影透镜进行综合放大成像，最后放大后的电子图像投射到观察室内的荧光屏上；荧光屏的电子图像被转换成可视图像供用户观察。本节将介绍各系统的主要结构和原理。

透射电子显微镜的成像原理透射电子显微镜的成像原理可以分为三种情况：

1.吸收像：当电子撞击高质量、高密度的样品时，主要的相形成是散射。上样质量和厚度大的地方，电子散射角大，通过的电子小，图像亮度暗。早期的透射电子显微镜都是基于这个原理。

2.衍射像：电子束被样品衍射后，样品不同位置的衍射波的振幅分布对应着样品中晶体各部分的不同衍射能力。当出现晶体缺陷时，缺陷部分的衍射能力与完整区域的衍射能力不同，使得衍射波的振幅分布不均匀，反映了晶体缺陷的分布。

3.相位图：当样品薄于100时，电子可以穿过样品，波的振幅变化可以忽略。成像来自于相变。

透射电子显微镜的用途透射电子显微镜广泛应用于材料科学和生物学。由于电子容易被物体散射或吸收，穿透力较低，样品的密度和厚度会影响最终的成像质量，因此需要制备更薄的超薄切片，一般为50 ~ 100 nm。所以透射电镜观察的样品需要处理的很薄。常用的方法有：超薄切片法、冷冻超薄切片法、冷冻蚀刻法、冷冻断裂法等。对于液体样品，通常通过悬挂预处理过的铜网进行观察。