什么是透射电子显微镜？

透射电子显微镜

透射电子显微镜（简称透射电镜）是一种利用加速和聚集的电子束投射到非常薄的样品上，通过电子与样品原子的碰撞产生立体角散射来成像的仪器。

散射角的大小与样品的密度、厚度密切相关，从而形成明暗不同的影像。这些影像经过放大、聚焦后，可在成像器件（如荧光屏、胶片、感光耦合组件等）上显示出来。

由于电子的德布罗意波长极短，透射电子显微镜的分辨率远高于光学显微镜，可达到0.1 - 0.2纳米，放大倍数可达几万至百万倍。这使得透射电镜能够观察样品的精细结构，甚至能观察到单列原子的结构，其观察到的最小结构比光学显微镜小数万倍。

应用特点

透射电子显微镜的应用具有诸多显著特点。通过其荧光屏，我们可以几乎瞬时地观察到样品的图像或衍射花样。在观察过程中，我们能够实时改变样品的位置及方向，以便快速找到感兴趣的区域和方向。一旦获取所需的图像，可采用相机照相的方式记录下来。

主要功能

1. 一般形貌观察

可对样品的外观形态进行直观观察，为后续研究提供基础信息。

2. 物相分析利用电子衍射、微区电子衍射、会聚束电子衍射等技术，确定材料的物相、晶系，甚至空间群，从而深入了解材料的晶体结构和组成。

3. 晶体结构确定

借助高分辨电子显微术，能够直接观察晶体中原子或原子团在特定方向上的结构投影。对于不同尺寸的物体，可根据其大小选择合适的电镜类型：大于100纳米的物体可用低压、低分辨电镜观察；100纳米至10纳米之间的物体用高压、低分辨电镜勉强可见；小于10纳米的物体则必须选用高压、高分辨电镜进行观察。

4. 结构缺陷观察

通过衍衬像和高分辨电子显微像技术，可观察晶体中存在的结构缺陷，确定缺陷的种类并估算缺陷密度。

对于不同类型的缺陷观察，可选择不同类型的电镜：界面观察选用低压、低分辨电镜；位错观察可用高压、低分辨电镜，选用高压、高分辨电镜效果更佳；层错观察则需选用高压、高分辨电镜。传统的典位错观察方法是金相腐蚀法，通过腐蚀使位错露头形成“蚀坑”，但这种方法是间接观察，效果较差。相比之下，高压、低分辨透射电镜可以直接观察位错，效果较好；而高压、高分辨透射电镜的观察效果更佳。

5. 微区化学成分分析

利用透射电镜附加的能量色散X射线谱仪或电子能量损失谱仪，能够对样品的微区化学成分进行精确分析，为研究材料的成分分布和化学性质提供重要依据。

6. 元素分布分析

借助带有扫描附件和能量色散X射线谱仪的透射电镜，或者利用带有图像过滤器的透射电镜，可以对样品中的元素分布进行分析，确定样品中是否存在成分偏析，这对于研究材料的微观结构与性能之间的关系具有重要意义。