天游线路检测中心 透射电子显微镜 (TEM)
什么是电子显微镜
利用电子探索微观世界
“当你放大某物时，你会看到什么？”为了满足这种愿望，人们发明了各种发明。其中之一是光学显微镜。人眼最多只能辨别02毫米左右的尺寸。光学显微镜使用玻璃透镜的组合来放大人眼看不见的小物体。然而，如果我们不断提高放大倍数（放大倍数），我们是否能够识别原子呢？不幸的是，答案是“不”。使用光照明的光学显微镜区分小结构的能力（分辨率）较低。这是因为小于光波长的结构无法被识别。
鲁斯卡等德国工程师打破了这一限制。他们发明了“电子显微镜”，使用电子束代替光进行照明。人们可以在比光学显微镜高得多的放大倍数下看到微小的结构，并且现在可以识别原子的排列。
电子显微镜可以清晰地观察光学显微镜无法观察到的微小结构。此外，它还作为人类发明的划时代工具在世界各地得到应用，它使我们能够利用电子束分析材料的结构，获取原子水平的信息，使我们能够探索我们无法想象的原子世界。
电子束和光之间的区别
电子不能在空气中自由移动。然而，在真空中，它们可以自由移动。与光学显微镜不同，电子显微镜镜筒内部保持高真空，以便电子可以轻松移动。电子束是通过使用称为电子枪的类似手枪的装置加速电子而产生的。接下来，当加速的电子照射到待观察的样品上时，电子要么穿过样品，要么散射。该电子束使用电子透镜聚焦或发散（电子透镜通过使用电场或磁场弯曲电子束来形成图像，类似于玻璃透镜折射光的方式），并在底部的荧光屏上形成放大的图像。
电子束是通过在真空中加热细丝或施加强电场而产生的电子束，并且具有比光的波长更短的波的性质。电子显微镜镜头使用由电磁体而不是玻璃组合而成的磁场镜头。
图 1 波纹差异取决于波浪大小
从目前的解释中，我们可以看出，辨别微小结构的能力或分辨率很大程度上受到用于照明的“波”的波长的影响。通过将这些“波浪”与将卵石扔进池塘时产生的涟漪进行比较，可能会更容易理解这些“波浪”的本质。当池塘水面产生的波纹穿过突出于水面的岩石时，如果岩石大于波峰之间的长度（波长），则波纹不会缠绕在岩石后面（图1）。这对应于阴影。如果岩石小于波长，波纹就会环绕在岩石后面，不会形成阴影。这相当于无法认识到岩石的存在。
人眼实际可见的光（可见光）的波长为400至800纳米（1纳米为01毫米的1/100,000）。
另一方面，用于电子显微镜的照明(光源)的电子束的波长通过改变加速电压而改变。电子显微镜使用的加速电压一般为100～200kV（波长00037nm～00025nm）。
这个波长比光的波长短得多，甚至足以识别原子的排列（几纳米）。在光学显微镜中，改变放大倍数时会改变透镜的组合，但如上所述，电子显微镜的透镜使用电磁铁，因此通过改变流过其的电流，可以改变磁场的强度。这相当于改变光学透镜的折射率（光学显微镜的情况下是凸透镜的厚度），通过控制电流可以自由改变放大倍数。
另一个功能“电子衍射”
电子显微镜的另一个重要功能是它可以让您看到电子衍射图案。
这是揭示物体（样本）属性的重要信息，尤其是原子的排列。该信息也可以使用 X 射线获得，但与照射区域的图像没有对应关系。可以在同一照射面积内以高倍率观察图像并获得极小纳米区域的电子衍射信息。
当电子照射到极薄的样品上时，它们在穿过样品时会发生散射。此时即可得到电子衍射图样，其一大特点是电子衍射的重要应用方法。使用这种电子衍射方法，可以研究晶体样品内分子和原子的排列。因此，该方法在材料科学领域发挥着重要作用。