透射電鏡功能及特點

　　透射電鏡，全稱透射電子顯微鏡。是利用高能電子束充當照明光源而進行放大成像的大型顯微分析設備，透射電鏡是一種具有高分辨率、高放大倍數的電子光學儀器，被廣泛應用于材料科學等研究領域。

透射電鏡簡介

　　透射電鏡，是把經加速和聚集的電子束投射到非常薄的樣品上，電子與樣品中的原子碰撞而改變方向，從而產生立體角散射。散射角的大小與樣品的密度、厚度相關，因此可以形成明暗不同的影像，影像將在放大、聚焦后在成像器件(如熒光屏、膠片、以及感光耦合組件)上顯示出來。

　　由于電子的德布羅意波長非常短，透射電子顯微鏡的分辨率比光學顯微鏡高的很多，可以達0.1～0.2nm，放大倍數為幾萬～百萬倍。因此，使用透射電子顯微鏡可以用于觀察樣品的精細結構，甚至可以用于觀察僅僅一列原子的結構，比光學顯微鏡所能夠觀察到的Z小的結構小數萬倍。

　　在放大倍數較低的時候，透射電鏡成像的對比度主要是由于材料不同的厚度和成分造成對電子的吸收不同而造成的。而當放大率倍數較高的時候，復雜的波動作用會造成成像的亮度的不同，因此需要專業知識來對所得到的像進行分析。通過使用透射電鏡不同的模式，可以通過物質的化學特性、晶體方向、電子結構、樣品造成的電子相移以及通常的對電子吸收對樣品成像。

透射電鏡的主要功能

　　對于材料科學的研究而言，透射電鏡已經成為了一種不可或缺的研究工具，以至于在今天，已經很難想象如果沒有透射電鏡的幫助，該如何深入開展材料科學的研究工作。

　　透射電鏡的主要功能有：

　　1、利用質厚襯度(又稱吸收襯度)像，對樣品進行一般形貌觀察;

　　2、利用電子衍射、微區電子衍射、會聚束電子衍射物等技術對樣品進行物相分析，從而確定材料的物相、晶系，甚至空間群;

　　3、利用高分辨電子顯微術可以直接“看”到晶體中原子或原子團在特定方向上的結構投影這一特點，確定晶體結構，大于100nm物體用低壓、低分辨電鏡即可觀察。介于100nm-10nm之間的物體用高壓、低分辨電鏡勉強可見。小于10nm的物體必須選用高壓、高分辨電鏡才能夠進行觀察。

　　4、利用衍襯像和高分辨電子顯微像技術，觀察晶體中存在的結構缺陷，確定缺陷的種類、估算缺陷密度;界面觀察選用低壓、低分辨電鏡。位錯觀察可用高壓、低分辨電鏡，選用高壓、高分辨為佳。層錯觀察選用高壓、高分辨電鏡。典位錯觀察方法是金相腐蝕法，指通過腐蝕使位錯露頭形成“蝕坑”，使其可見，是間接觀察，效果較差。高壓、低分辨透射電鏡可以直接觀察位錯，效果好。高壓、高分辨透射電鏡可以直接觀察位錯，效果更好。

　　5、利用透射電鏡所附加的能量色散X射線譜儀或電子能量損失譜儀對樣品的微區化學成分進行分析;

　　6、利用帶有掃描附件和能量色散X射線譜儀的透射電鏡，或者利用帶有圖像過濾器的透射電鏡，對樣品中的元素分布進行分析，確定樣品中是否有成分偏析。

透射電鏡的特點

　　1、由于樣品制備技術的限制，對大多數生物樣品來說，一般只能達到2nm的分辨率。

　　2、透射電鏡圖像的分辨能力不僅取決于電鏡本身的分辨率，而且取決于樣品結構的反差。

　　3、透射電鏡所用的光源是電子波，波長在非可見光范圍內無顏色反應，所形成的圖像是黑白圖像，要求圖像必須具有一定的反差。

　　4、生物體組織和細胞成分主要有C\H\O\N等輕元素組成，它們的原子序數較低，電子散射能力弱，相互之間的差別又很小，電鏡下的圖像反差一般較低。

　　5、由于電子束的穿透能力較弱，樣品必須制成超薄切片。

　　6、觀察面小，載網直接能夠為3mm，超薄切片范圍為0.3-0.8mm。

　　7、電子束的強烈照射，易損傷樣品，發生變形、升華等，甚至被擊穿破裂，可能使觀察結構產生假象。

　　8、觀察時透射電鏡鏡筒必須保持真空，為了保證樣品在真空下不損傷，對樣品要求應無水分。因此，不能觀察活體的生物樣本。

　　9、生物制樣復雜，在步驟繁多的制樣過程中，樣品容易產生收縮、膨脹、破碎以及內含物丟失丟失等結構改變。