电子束成像原理和电子显微镜的构造

一、电子束成像原理

①电子束是一种带电的粒子流，空气对于电子束也起着明显的阻碍作用，为此必须使电子显微镜内部保持真空。
②电子束的波长是随加速电压的波动而不断变动的，因此，为保持电子束波长的单一性，必须使电子显微镜的电压波动降低到十万分之一以下。电压的稳定程度，将是获得高分辨本领映象的一个重要因素。
③电子束的成像，即电子像中的被检体的浓淡差(或称反衬度)与光学像的反衬度(亮度差或色度差)有本质上的不同。在电子像中，不考虑吸收问题，因为电子显微镜用的电子束是单色的，与用单色光成像相仿，物质与电子束之间不产生色的反应。所以，在像中显现出来的仅仅是浓淡而已。而电子浓淡的差别，是由于被检物对电子产生“散射”而形成的，即入射电子与物质原子碰撞后产生散射，被检物的不同部位对电子来说有不同的散射度，就形成了电子像的浓淡。物理学上可知，电子束的散射度是由物体的厚度与密度之积，以及加速电压的大小来决定的。

二、电子显微镜的构造

电子显微镜本体构造，原理上与光学显微镜相似。由三组透镜构成：即聚光镜、物镜和投影镜(目镜)组合而成。

聚光镜——用来集聚拢电子束和调节电子束的程度。

物  镜——用来获得被检物的正确放大像，可说是显微镜的心脏。

投影镜——起着把由物镜放大的像进行再次放大的作用，由它造成观察用或摄影用的最终像。

另外，(1)今天的电子显微镜，多数都使用双重聚光镜。第一镜使电子束变得更为集中；第二镜使电子束投射到样品上。好处是在样品表面只有直径为几个微米或更小的面积上被电子束照射到，在10万倍直接放大率下，即便电子束的能量很大，而样品的温度上升仍然很小，从而可以避免对样品的损伤。
(2)在物镜和投射镜之间还装有一个透镜：“中间镜”。调节中间镜的励磁电流，放大率便可在很大范围内(100倍到20万倍之间连续地改变)。中间镜的发明，使直接放大率的可变范围扩展到2000倍的程度。它还可以作为电子衍射照相机，能获得物体微小部分(例如仅仅在直径1微米或更小范围内)的显微衍射像。这是因为它能用在显微镜外部调节的“视野限制光阑”调整光阑的大小，选出放大像的一部分。

所以在物镜、投影镜以外再配置中间镜的所谓“三透镜”系统电子显微镜 ，它不仅是一具电子显微镜，同时也是一具优秀的电子衍射装置。

其他尚需配置：

①镜筒内部必须保持高度真空的真空泵；

②聚光镜前装置能发射电子束的电子枪；

③通常用5-10万伏高压电源和能使电子束的波长单一化的高压电源稳定装置；

④电子透镜用的励磁电源的稳定装置；

⑤观察用的荧光屏和装有感光板的照相室；

⑥样品室的单独抽真空装置；

⑦根据需要也可对样品加装冷却装置或加热装置。