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透射电子显微镜原理及其技术进展

摘要：透射电子显微镜是一种新型高性能的大型检测仪器，是现代物理以及先进技术社

会的产物，随着科技的发展，TEM的技术会更加先进，使用范围也更加广泛。本文在着重论

述透射电子显微镜基本原理和结构以及应用的基础上，介绍透射电子显微镜的必威体育精装版科学成果

及其在未来的发展趋势，随着各种科学技术被应用于透射电子显微镜的制作工艺中，导致

TEM的性能不断完善发展以及TEM与计算机技术的密切结合与应用。透射电子显微镜在各个

领域中的应用。即透射电子显微镜在地质领域，材料科学及提高钢性能方面的应用，透射电

子显微镜及相关技术在多相催化研究中的应用,并通过对其归类分析进一步说明了透射电子

显微镜的应用。

关键词：TEM的基本原理;TEM的新技术进展;TEM的用途

1引言

透射电子显微镜(TransmissionElectronMicroscope,TEM)是一种现代综

合性大型分析仪器，在现代科学技术的研究开发工作中被广泛地使用。透射电镜

工作原理是以电子束透过样品经过聚焦与放大后所产生的物像，投射到荧光屏上

或照相底片上进行观察。由于显微镜的分辨率取决于所用光的波长，人们从本世

纪初开始就尝试用波长更短的电磁波取代可见光来放大成像，以制造分辨本领更

高的显微镜。1933年，德国人E.Ruska制成了世界上第一台以电子作为“光源”

[1]

的显微镜电子显微镜，也即现在的透射电子显微镜。最早由E.Ruska等

发明的电镜就是透射电子显微镜，其工作原理和光学显微镜十分相似。随着科学

技术的进步，各种新技术被应用于TEM的制作工艺中，从而导致TEM性能的不断

改善。主要表现在三大方面：TEM本体硬件的发展，TEM所属附件的进一步的发

展以及TEM在各个领域中的应用.

2透射电子显微镜原理及其构造

2.1TEM的原理

2.1.1TEM的工作原理

所谓电子显微镜是以电子束为照明光源的显微镜。由于电子束在外部磁场或

电场的作用下可以发生弯曲，形成类似于可见光通过玻璃时的折射现象，所以我

们就可以利用这一物理效应制造出电子束的“透镜”。投射电子显微镜的特点，

在于我们是利用透过样品的电子束来成像，这一点有别于扫描电子显微镜。现代

电子显微镜的分辨本领已经可达0.1nm。

2.1.2TEM的成像原理

金相显微镜及扫描电镜均只能观察物质表面的微观形貌，它无法获得物质内

部的信息，而TEM由于入射电子投射试样后，将与试样内部原子发生相互作用，

[2]

从而改变其能量及运动方向。显然，不同结构有不同的相互作用。这样，就可

以根据投射电子图像和相互作用的复杂性，因此所获得的图像也很复杂。它不像

表面形貌那样直观，易懂。因此，如何对一张电子图像获得的信息作出正确的解

释？如前所述电子透过试样所得到的投射电子束的强度及方向均发生了变化，由

于试样各部分的组织结构不同，因而透射到荧光屏上的各点强度是不均匀的，这

种强度的分布不均匀分布现象就称为衬度，所获得的电子像称为透射电子衬度

[3]

像。其形成机制有二种:

1相位衬度如果透射束映射可以重新组合，从而保持他们的振幅和位相，

则可只得到产生衍射的。那些晶体面的晶格像，或者一个个原子的晶体结构像。

仅适用于很薄的晶体试样(约100埃)。

2振幅衬度振幅衬度是由于入射电子通过试样时，与试样内原子发生相

互作用而发生振幅的变化，引起反差。振幅衬度主要有质量衬度和衍射衬度二种：

(1)质厚衬度由于试样的质量和厚度不同，各部分对于入射电子发生相互作

用，产生的吸收与散射程度不同，而使得透射电子束的强度分布不同，形成反差。

称为质厚衬度。

(2)衍射衬度其主要是由于晶体试样满足布拉格反射条件程度差异以及结构

振幅不同而形成电子图像反差。它仅属于晶体结构物质，对于非晶体试样是不存

在的。

3透射电子显微镜发展趋势

3.1本体硬件的进一步发展

TEM

从TEM的发展历史来看，随着技术的进步，各种新技术被应用于TEM的制作

工艺中，从而导致TEM硬件性能的不断改善。20世纪30