電子束成像原理和電子顯微鏡的構造

一、電子束成像原理

①電子束是一種帶電的粒子流，空氣對于電子束也起著明顯的阻礙作用，為此必須使電子顯微鏡內部保持真空。
②電子束的波長是隨加速電壓的波動而不斷變動的，因此，為保持電子束波長的單一性，必須使電子顯微鏡的電壓波動降低到十萬分之一以下。電壓的穩定程度，將是獲得高分辨本領映象的一個重要因素。
③電子束的成像，即電子像中的被檢體的濃淡差(或稱反襯度)與光學像的反襯度(亮度差或色度差)有本質上的不同。在電子像中，不考慮吸收問題，因為電子顯微鏡用的電子束是單色的，與用單色光成像相仿，物質與電子束之間不產生色的反應。所以，在像中顯現出來的僅僅是濃淡而已。而電子濃淡的差別，是由于被檢物對電子產生“散射”而形成的，即入射電子與物質原子碰撞后產生散射，被檢物的不同部位對電子來說有不同的散射度，就形成了電子像的濃淡。物理學上可知，電子束的散射度是由物體的厚度與密度之積，以及加速電壓的大小來決定的。

二、電子顯微鏡的構造

電子顯微鏡本體構造，原理上與光學顯微鏡相似。由三組透鏡構成：即聚光鏡、物鏡和投影鏡(目鏡)組合而成。

聚光鏡——用來集聚攏電子束和調節電子束的程度。

物  鏡——用來獲得被檢物的正確放大像，可說是顯微鏡的心臟。

投影鏡——起著把由物鏡放大的像進行再次放大的作用，由它造成觀察用或攝影用的最終像。

另外，(1)今天的電子顯微鏡，多數都使用雙重聚光鏡。第一鏡使電子束變得更為集中；第二鏡使電子束投射到樣品上。好處是在樣品表面只有直徑為幾個微米或更小的面積上被電子束照射到，在10萬倍直接放大率下，即便電子束的能量很大，而樣品的溫度上升仍然很小，從而可以避免對樣品的損傷。
(2)在物鏡和投射鏡之間還裝有一個透鏡：“中間鏡”。調節中間鏡的勵磁電流，放大率便可在很大范圍內(100倍到20萬倍之間連續地改變)。中間鏡的發明，使直接放大率的可變范圍擴展到2000倍的程度。它還可以作為電子衍射照相機，能獲得物體微小部分(例如僅僅在直徑1微米或更小范圍內)的顯微衍射像。這是因為它能用在顯微鏡外部調節的“視野限制光闌”調整光闌的大小，選出放大像的一部分。

所以在物鏡、投影鏡以外再配置中間鏡的所謂“三透鏡”系統電子顯微鏡 ，它不僅是一具電子顯微鏡，同時也是一具優秀的電子衍射裝置。

其他尚需配置：

①鏡筒內部必須保持高度真空的真空泵；

②聚光鏡前裝置能發射電子束的電子槍；

③通常用5-10萬伏高壓電源和能使電子束的波長單一化的高壓電源穩定裝置；

④電子透鏡用的勵磁電源的穩定裝置；

⑤觀察用的熒光屏和裝有感光板的照相室；

⑥樣品室的單獨抽真空裝置；

⑦根據需要也可對樣品加裝冷卻裝置或加熱裝置。