透射電鏡，全稱透射電子顯微鏡。是利用高能電子束充當(dāng)照明光源而進(jìn)行放大成像的大型顯微分析設(shè)備，透射電鏡是一種具有高分辨率、高放大倍數(shù)的電子光學(xué)儀器，被廣泛應(yīng)用于材料科學(xué)等研究領(lǐng)域。

透射電鏡簡(jiǎn)介

　　透射電鏡，是把經(jīng)加速和聚集的電子束投射到非常薄的樣品上，電子與樣品中的原子碰撞而改變方向，從而產(chǎn)生立體角散射。散射角的大小與樣品的密度、厚度相關(guān)，因此可以形成明暗不同的影像，影像將在放大、聚焦后在成像器件(如熒光屏、膠片、以及感光耦合組件)上顯示出來。

　　由于電子的德布羅意波長(zhǎng)非常短，透射電子顯微鏡的分辨率比光學(xué)顯微鏡高的很多，可以達(dá)0.1～0.2nm，放大倍數(shù)為幾萬～百萬倍。因此，使用透射電子顯微鏡可以用于觀察樣品的精細(xì)結(jié)構(gòu)，甚至可以用于觀察僅僅一列原子的結(jié)構(gòu)，比光學(xué)顯微鏡所能夠觀察到的Z小的結(jié)構(gòu)小數(shù)萬倍。

　　在放大倍數(shù)較低的時(shí)候，透射電鏡成像的對(duì)比度主要是由于材料不同的厚度和成分造成對(duì)電子的吸收不同而造成的。而當(dāng)放大率倍數(shù)較高的時(shí)候，復(fù)雜的波動(dòng)作用會(huì)造成成像的亮度的不同，因此需要專業(yè)知識(shí)來對(duì)所得到的像進(jìn)行分析。通過使用透射電鏡不同的模式，可以通過物質(zhì)的化學(xué)特性、晶體方向、電子結(jié)構(gòu)、樣品造成的電子相移以及通常的對(duì)電子吸收對(duì)樣品成像。

透射電鏡的主要功能

　　對(duì)于材料科學(xué)的研究而言，透射電鏡已經(jīng)成為了一種不可或缺的研究工具，以至于在今天，已經(jīng)很難想象如果沒有透射電鏡的幫助，該如何深入開展材料科學(xué)的研究工作。

　　透射電鏡的主要功能有：

　　1、利用質(zhì)厚襯度(又稱吸收襯度)像，對(duì)樣品進(jìn)行一般形貌觀察;

　　2、利用電子衍射、微區(qū)電子衍射、會(huì)聚束電子衍射物等技術(shù)對(duì)樣品進(jìn)行物相分析，從而確定材料的物相、晶系，甚至空間群;

　　3、利用高分辨電子顯微術(shù)可以直接“看”到晶體中原子或原子團(tuán)在特定方向上的結(jié)構(gòu)投影這一特點(diǎn)，確定晶體結(jié)構(gòu)，大于100nm物體用低壓、低分辨電鏡即可觀察。介于100nm-10nm之間的物體用高壓、低分辨電鏡勉強(qiáng)可見。小于10nm的物體必須選用高壓、高分辨電鏡才能夠進(jìn)行觀察。

　　4、利用衍襯像和高分辨電子顯微像技術(shù)，觀察晶體中存在的結(jié)構(gòu)缺陷，確定缺陷的種類、估算缺陷密度;界面觀察選用低壓、低分辨電鏡。位錯(cuò)觀察可用高壓、低分辨電鏡，選用高壓、高分辨為佳。層錯(cuò)觀察選用高壓、高分辨電鏡。典位錯(cuò)觀察方法是金相腐蝕法，指通過腐蝕使位錯(cuò)露頭形成“蝕坑”，使其可見，是間接觀察，效果較差。高壓、低分辨透射電鏡可以直接觀察位錯(cuò)，效果好。高壓、高分辨透射電鏡可以直接觀察位錯(cuò)，效果更好。

　　5、利用透射電鏡所附加的能量色散X射線譜儀或電子能量損失譜儀對(duì)樣品的微區(qū)化學(xué)成分進(jìn)行分析;

　　6、利用帶有掃描附件和能量色散X射線譜儀的透射電鏡，或者利用帶有圖像過濾器的透射電鏡，對(duì)樣品中的元素分布進(jìn)行分析，確定樣品中是否有成分偏析。

透射電鏡的特點(diǎn)

　　1、由于樣品制備技術(shù)的限制，對(duì)大多數(shù)生物樣品來說，一般只能達(dá)到2nm的分辨率。

　　2、透射電鏡圖像的分辨能力不僅取決于電鏡本身的分辨率，而且取決于樣品結(jié)構(gòu)的反差。

　　3、透射電鏡所用的光源是電子波，波長(zhǎng)在非可見光范圍內(nèi)無顏色反應(yīng)，所形成的圖像是黑白圖像，要求圖像必須具有一定的反差。

　　4、生物體組織和細(xì)胞成分主要有C\H\O\N等輕元素組成，它們的原子序數(shù)較低，電子散射能力弱，相互之間的差別又很小，電鏡下的圖像反差一般較低。

　　5、由于電子束的穿透能力較弱，樣品必須制成超薄切片。

　　6、觀察面小，載網(wǎng)直接能夠?yàn)?mm，超薄切片范圍為0.3-0.8mm。

　　7、電子束的強(qiáng)烈照射，易損傷樣品，發(fā)生變形、升華等，甚至被擊穿破裂，可能使觀察結(jié)構(gòu)產(chǎn)生假象。

　　8、觀察時(shí)透射電鏡鏡筒必須保持真空，為了保證樣品在真空下不損傷，對(duì)樣品要求應(yīng)無水分。因此，不能觀察活體的生物樣本。

　　9、生物制樣復(fù)雜，在步驟繁多的制樣過程中，樣品容易產(chǎn)生收縮、膨脹、破碎以及內(nèi)含物丟失丟失等結(jié)構(gòu)改變。