徠卡生物顯微鏡——透射電鏡的基本原理

徠卡顯微鏡用于透射電鏡中待觀察樣品被制成薄膜狀，利用入射電子柬與它作用后的透射電子作為信號(hào)，依靠電子透鏡將其聚焦成驚，并經(jīng)多級(jí)放大，zui后在熒光屏或照相底片上給出所要的圖象。

由徠卡生物顯微鏡的特性已知，透射電子共有三類。但是必須指出透射電鏡成像所利用的是，三者中與樣品性狀關(guān)系z(mì)ui密切的透射式彈性散射電子。因?yàn)檠芯勘砻髦卦貙?duì)電子的彈性散射幾率大，而且這類電子大多數(shù)分布在大散射角處。此外，樣品厚度越大者，這種散射也越多。如果樣品是晶體，即其原子排列整齊并有一定局期性，那么它與電子起作用的不只是一個(gè)個(gè)孤立的原子，而要考慮晶體的整個(gè)周期勢場的作用。作用后的彈性散射電子更有一些特征，它們能形成反映樣品結(jié)構(gòu)特點(diǎn)的衍射圖。總之，透射電鍍的基本原理無非是如何控制井利用這三類透射電子，尤其是其中的彈性散射電子。

如果在徠卡生物顯微鏡透射電鏡的主機(jī)上再配備其他一些附件，如x射線能諾儀、電子能量損失譜儀等，有針對(duì)性地檢測電子與樣品作用后產(chǎn)生的其他信號(hào)。那么，在觀察樣品形態(tài)、結(jié)構(gòu)的同時(shí)，還可進(jìn)行其他多種分析。這就是當(dāng)代電鏡的另一個(gè)重要分支方向——分析電鏡（AEM）。2．2透射電鏡的組成結(jié)構(gòu)“xM圖2—1是透鏡電鏡的結(jié)構(gòu)示意圖。自上而下，它包括照明系樣品室、成像系統(tǒng)、觀察和記錄系統(tǒng)，以及真空系統(tǒng)等。

徠卡顯微鏡長期以來產(chǎn)生電子束的電子槍大多采用三極式熱發(fā)射電子槍，見圖2—2（a）G陰極（燈絲）是一種發(fā)叉形鎢絲。通電流加熱后它便能發(fā)射電子。發(fā)射電流的密度與燈絲溫度有關(guān)，通常認(rèn)為zui合適的溫度是?。?500一3000K。陽極是中心有圓孔的金屬片或金屬圓帽，被固定在電子槍下部的鏡體上。它處于相對(duì)陰極為正高壓（如100kV或更高）的電位，能使陰極發(fā)出的電子加速并從陽極孔射出。如果加速電壓高于100kv，則陽極常由電壓逐漸增加的數(shù)個(gè)電極片組成的加速管所替代。柵極也是頂端中心有圓孔的圓筒形金屬帽，稱為wehnelt筒，它圍繞著燈絲被擰緊在燈絲座上。它的電位低于陰極電位，其負(fù)電位可在o一2500v之間任意調(diào)節(jié)。陰極發(fā)出的電子大部分打到柵極上，只有一小部分通過陽極孔射出。當(dāng)陰一柵回路內(nèi)接入反饋電阻Rp時(shí)，流經(jīng)其中的電流會(huì)在電阻兩端產(chǎn)生一負(fù)偏壓，這就是自生柵偏壓。陰極加熱功率只和反饋電阻Ry決定了這個(gè)電壓值，從而可以靈活改變電子槍發(fā)射電流的大小以及發(fā)射區(qū)的形狀（見圖2—3）。自生柵偏壓還有助于使發(fā)射電流穩(wěn)定。從圖2—3可以看出，實(shí)驗(yàn)中應(yīng)該選擇合適的義和Rv，使發(fā)射電流JG的飽和值z(mì)ui大，發(fā)射區(qū)小，且發(fā)射均勻。

根據(jù)徠卡生物顯微鏡得出，電子槍發(fā)出的電子柬在陽極附近形成員小交叉截面，以后又逐漸散開。對(duì)于后面的電子光學(xué)系統(tǒng)來說，此處電子束zui小交叉截面團(tuán)的半徑n和電子束的半張角q是代表“入射光源”的二個(gè)基本參量。一般三極式熱發(fā)射電子槍的n為10一50”m．q為3—8×10“rad。描述電子槍發(fā)射性能的重要量是亮度A（或稱輝度，B噸htneM）。它定義為流經(jīng)單位面積單位立體角的束流，確切說應(yīng)是電子槍的軸上亮度.

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