透射电镜成像原理

透射电镜构造原理
透射电镜一般是电子光学系统、真空系统和电源与控制系统三大部分组成。电子光学系统通常称为镜筒，是透射电子显微镜的核心，它又可以分为照明系统、成像系统和观察记录系统。
下图是电镜电子光学系统的示意图，其中左边是电镜的剖面图，右边是电镜的示意图和光学显微镜的示意图对比。由图中可以看出，电镜中的电子光学系统主要包括电子枪、聚光镜、试样台、物镜、物镜光阑、选区光阑、中间镜、投影镜和观察记录系统等几部分组成，其成像的光路与光学显微镜基本相同。

电镜的电子光学系统中，一般将电子枪和聚光镜归为照明系统，将物镜、中间镜和投影镜归为成像系统，而观察记录系统则一般是荧光屏和照相机，现在的电镜往往还配有慢扫描CCD相机，主要用来记录高分辨像和一般的电子显微像。

透射电镜的成像机理

电镜和光镜的光路形式相似，但成像原理不同，在光镜中，由于样品各部分对光的吸收不同形成明暗不同的区域，反映出的图像就是样品对光的吸收情况。但在电镜中显示的样品极小，如吸收达到可观察的程度，将会引起样品的漂移和损害，因此，要力求使吸收减小到最低程度，故电镜样品要求切得很薄，在如此薄的样品中，电子不考虑被吸收。

一、透射电镜的成像原理

透射电镜的电子束射向样品，在通过样品的过程中和样品发生作用，穿出样品已带有样品信息，然后再进行放大处理，在荧光屏上显示出物质结构。

电子束穿出样品时，除了构成了图像背景的主要成分以外，还受到质量厚度影响，产 生不同散射角度的弹性散射电子。样品质量密度高的区域，产生大角度的散射电子(大于 0. 1弧度)被物镜光阑遮挡，仅有小角度的散射电子通过光阑孔，以致这部分电流密度小，在荧光屏上呈现出电子致密的暗区；相反，在质量密度低的区域，大角度散射电子少，透过的电子较多，故可呈现为电子透明的亮区。这样，即可形成一个具有明暗反差对比的、容易辨认的电镜图像。因此，电镜图像的反差是由样品不同部位电子散射力的差异所决定的，也反映了样品不同部位电子密度的差异。

二、透射电镜成像的有关概念

(1) 弹性散射：快速入射电子和样品的原子核碰撞，使电子偏离很大的角度，其轨道有明显的偏斜，称为弹性散射。

(2) 非弹性散射：快速入射电子和样品绕核运动的慢速电子相碰撞，重新分配它们的速度，这种相互作用称为“非弹性散射”。由于样品中的电子远比核的数量重要，因此在透射电镜成像过程中，非弹性散射是影响图像反差的最重要因素。

三、成像形式

当电子束通过后，把样品上质量厚度不同部分的电子密度投影到荧光屏上后，产生了明暗不同的区域，就形成了我们需要的图像。