透射電子顯微鏡的結(jié)構(gòu)與成像原理介紹
透射電子顯微鏡的結(jié)構(gòu)與成像原理
透射電子顯微鏡是以波長極短的電子束作為照明源,用電磁透鏡聚焦成像的一種高分辨率、高放大倍數(shù)的電子光學(xué)儀器。
There are four main components to a transmission electron microscope:
(1) an electron optical column
(2) a vacuum system
(3) the necessary electronics (lens supplies for focusing and deflecting the beam and the high voltage generator for the electron source)
(4) software
電子光學(xué)系統(tǒng)(鏡筒)(an electron optical column)是其核心,它的光路圖與透射光學(xué)顯微鏡相似,如圖所示,包括:照明系統(tǒng),成像系統(tǒng),觀察記錄系統(tǒng)。
圖2-1 投射顯微電鏡構(gòu)造原理和光路
照明系統(tǒng)
組成:由電子槍、聚光鏡(1、2級)和相應(yīng)的平移對中、傾斜調(diào)節(jié)裝置組成。
作用:提供一束亮度高、照明孔徑角小、平行度高、束斑小、束流穩(wěn)定的照明源。為滿足明場和暗場成像需要,照明束可在20-30范圍內(nèi)傾斜。
1. 電子槍
電子槍是電鏡的電子源。其作用是發(fā)射并加速電子,并會聚成交叉點。 目前電子顯微鏡使用的電子源有兩類:
熱電子源——加熱時產(chǎn)生電子,W絲,LaB6
場發(fā)射源——在強電場作用下產(chǎn)生電子,場發(fā)射電鏡FE
熱陰極電子源電子槍的結(jié)構(gòu)如圖2-2所示,形成自偏壓回路,柵極和陰極之間存在數(shù)百伏的電位差。電子束在柵極和陽極間會聚為尺寸為d0的交叉點,通常為幾十um。 柵極的作用:限制和穩(wěn)定電流。
2. 聚光鏡
從電子槍發(fā)射出的電子束,束斑尺寸大,相干性差,平行度差,為此,需進一步會聚成近似平行的照明來,這個任務(wù)由聚光鏡實現(xiàn),通常有兩級聚光鏡來聚焦。如圖2-3。
C—為強磁透鏡,
C—弱磁透鏡,長焦,小α。 2
為了調(diào)整束斑大小還在C2聚光鏡下裝一個聚光鏡光欄。通常經(jīng)二級聚光后可獲得N,um的電子束斑。
同時,為了減小像散,在C下還要裝一個消像散器,以校正磁場成軸對稱性的。 2
電子槍還可以傾斜2—30,以實現(xiàn)中心磁場成像。
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