TEM的背景

1932年，Ruska的发明为这一探索带来了曙光，他以电子束为光源，发明了透射电子显微镜（TEM）。电子束的波长远比可见光和紫外光短，且与发射电子束的电压平方根成反比，电压越高，波长越短。如今，TEM的分辨力已能达到惊人的0.2纳米，为微观世界的探索提供了强大的工具。

TEM系统组件

TEM系统由多个关键部件组成，协同工作以实现高分辨率的成像。电子枪是发射电子的核心部件，由阴极、栅极和阳极构成

阴极管发射的电子通过栅极的小孔形成射线束，经阳极电压加速后射向聚光镜，完成对电子束的加速和加压。聚光镜的作用是将电子束聚焦，形成平行光源。样品杆用于装载待观察的样品。物镜负责聚焦成像，进行一次放大。中间镜则承担二次放大的任务，并控制成像模式，可选择图像模式或电子衍射模式。投影镜进一步进行三次放大。荧光屏将电子信号转化为可见光，供操作者观察。CCD相机则将光学影像转化为数字信号，便于后续的分析和记录。

光学原理

透射电镜在光学原理上与光学显微镜有着诸多相似之处。它们的透镜及光路图基本一致，都是光源经过聚光镜会聚后照到样品，光束透过样品后进入物镜，由物镜会聚成像。在光学显微镜中，物镜所成的一次放大像再由物镜二次放大后进入观察者的眼睛；而在透射电镜中，物镜所成的一次放大像则由中间镜和投影镜进行两次接力放大，最终在荧光屏上形成可供观察的投影。透射电镜物镜的成像光路图也与光学凸透镜的放大光路图一致，但其成像原理基于电子与样品的相互作用，电子束的散射和透射信息构成了最终的图像。

成像制备

透射电子显微镜的成像质量在很大程度上依赖于样品的制备。由于TEM需要收集透射过样品的电子束的信息，因此样品必须足够薄，以确保电子束能够顺利透过。金鉴实验室具备专业的TEM设备和专业的技术团队，能够提供精准的测试和分析服务，确保客户获得可靠的实验数据。常见的试样分类包括复型样品、超显微颗粒样品和材料薄膜样品等。制样设备则涵盖了真空镀膜仪、超声清洗仪、切片机、磨片机、电解双喷仪、离子薄化仪和超薄切片机等。这些设备和方法共同确保样品能够满足透射电镜的成像要求，为获取清晰、准确的图像奠定基础。

成像种类

TEM的操作模式多样，以适应不同的分析需求。

明暗场衬度图像：明场成像是通过让透射束通过物镜光阑而挡掉衍射束来获得图像衬度的方法；暗场成像则是将入射束方向倾斜一定角度，使衍射束通过物镜光阑而挡掉透射束来形成图像衬度。

高分辨TEM（HRTEM）图像则能够提供更高分辨率的图像信息，如晶格条纹像（反映晶面间距信息）和结构像及单个原子像（反映晶体结构中原子或原子团的配置情况），但对样品厚度的要求极为严格，通常小于1纳米。

电子衍射图像则用于分析样品的晶体结构，包括选区衍射（SAD）、会聚束衍射（CBED）和微束衍射（MED），分别适用于微米级和纳米级微小区域的结构特征分析。

TEM的关键问题

1.TEM与SEM的区别

当高能入射电子轰击物质表面时，会激发多种信号，包括二次电子、背散射电子、俄歇电子、特征X射线、透射电子以及电磁辐射等。扫描电镜（SEM）主要收集二次电子和背散射电子的信息，而透射电镜（TEM）则专注于收集透射电子的信息。

2.什么是晶体衍射花样

单晶的衍射花样是一个零层二维倒易截面，其倒易点规则排列，具有明显的对称性，且处于二维网格的格点上。多晶的衍射花样则表现为一系列同心圆环，这是由于各衍射圆锥与垂直入射束方向的荧光屏或照相底片相交形成的。每一族衍射晶面对应的倒易点分布集合而成一个倒易球面，与Ewald球的相贯线为圆环。非晶的衍射花样则呈现为一个圆斑。

3.衍射衬度与质厚衬度的区别

衍射衬度是晶体试样在电镜观察时，由于各处晶体取向不同和（或）晶体结构不同，满足布拉格条件的程度不同，导致对应试样下表面处有不同的衍射效果，从而在下表面形成一个随位置而异的衍射振幅分布。而质厚衬度则是由于样品不同微区间存在的原子序数或厚度的差异而形成的，主要用于对复型膜试样电子图像的解释。这两种衬度机制在TEM图像的形成中起着关键作用，帮助研究人员从不同角度分析样品的微观结构。透射电子显微镜（TEM）作为一种强大的显微技术，为我们深入理解材料的微观世界提供了宝贵的视角。