主题：【FAQ】电子显微学：百科全书释义by郭可信先生

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【汉语拼音】dianzi xianweixue
【中文词条】电子显微学
【外文词条】electron microscopy
【作　　者】郭可信
用电子显微镜研究物质的显微组织﹑成分和晶体结构的一门科学技术。电子显微镜是用一束电子照射到样品上并将其组织结构细节放大成像的显微镜。根据成像特点﹐目前广泛使用的电子显微镜有﹕透射电子显微镜﹔扫描电子显微镜﹔扫描透射电子显微镜。
透射电子显微镜 (transmission electron microscopy﹐简写为TEM)。
构造原理 电子显微镜的构造原理与光学显微镜相似﹐主要由照明系统和成像系统构成(图1 光学显微镜与电子显微镜的对比 )。照明系统包括电子枪和聚光镜。钨丝在真空中加热并在电场的作用下发射出电子流﹐经聚光镜会聚﹐照射到样品上。成像系统主要是物镜和投影镜﹐后者相当于光学显微镜中的目镜。从样品上物点发射出的散射电子波﹐经过物镜的聚焦成像作用在其像面上产生一次放大像﹐再经过投影镜在荧光屏上产生二次放大像﹐可供直接观察或拍摄相片。在电子显微镜中所有透镜都是磁透镜﹐利用强磁场使电子束聚焦。
分辨极限 光学显微镜的分辨极限受所用光波波长的限制﹐大约相当于波长的一半。可见光的波长为0.4～0.7微米﹐因此不能观察小于0.2微米的细节﹐放大倍数不过一两千倍。电子的运动也具有波动特征﹐加速电压越高﹐波长越短。下列是常用的一些加速电压与电子波的波长﹕
加速电压(kV) 100  200  500  1000
波长(0.01A)  3.70 2.51  1.42 0.87
显然﹐根据电子波长得出的电子显微镜的理论分辨极限远小于0.1A﹐但是由于磁透镜的球面象差和象散﹐电压与电流的波动﹐仪器的震动﹐样品的漂移等等﹐透射电子显微镜的实际分辨本领远逊于此值。1939年第一台商品电子显微镜问世(1932年在实验室中就已研制成功)﹐使用单聚光镜和两个成像透镜﹐分辨本领优于100A。现在的一级电子显微镜普遍采用双聚光镜和3～4个成像透镜(在物镜与投影镜之间安装1～2个中间镜﹐见图3 改变中间镜物距(改变透镜电流)可以在中间镜像面上得到二次放大像或一次放大衍射图。BB及CC截面相当于图4(b)及(c)的情况﹐前者是散焦的像﹐后者是散焦的衍射图 )﹐可以直接得到放大一百万倍的像﹐分辨本领为2～3A﹐不但可以分辨点阵平面像(图9 金膜的(200)及(020)点阵平面象 )﹐而且可以分辨原子﹐直接观察到晶体与分子中的原子(图10 金原子在 (111)点阵平面上的分布 )。由此可见﹐放大倍数高﹐分辨极限可以小到原子尺度﹐这是透射电子显微镜的最显著的特点。