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透射电子显微镜的成像原理是什么


§4-2. 透射电子显微镜的成像原理是什么,为什么必须小孔径成像? 透射电镜,通常采用热阴极电子枪来获得电子束作为照明源.热阴极发射的电子,在阳 极加速电压的作用下, 高速地穿过阳极孔, 然后被聚光镜会聚成具有一定直径的束斑照到样 品上.这种具有一定能量的电子束与样品发生作用,产生反映样品微区的厚度,平均原子序 数,晶体结构或位向差别的多种信息.透过样品的电子束强度,其取决于这些信息,经过物 镜聚焦放大在其平面上形成一幅反映这些信息的透射电子像, 经过中间镜和投影镜进一步放 大,在荧光屏上得到三级放大的最终电子图像,还可将其记录在电子感光板或胶卷上.

图 4.3 显微镜光路图 为了确保透射电镜的分辨本领,物镜的孔径半角必须很小,即采用小孔径角成像.一般 是在物镜的背焦平面上放一称为物镜光阑的小孔径的光阑来达到这个目的. 由于物镜放大倍 数较大,其物平面接近焦点,若物镜光阑的直径为 D,则物镜孔径半角 α 可用下式来表示:

σ=

D 2f

(4.24)

小孔径角成像意味着只允许样品散射角小于 α 的散射电子通过物镜光阑成像,所有大 于 α 的都被物镜光阑挡掉,不参与成像(图 4.18).在这里,我们利用散射截面这一概念, 且定义其为散射角大于 α 的散射区.显然,若使 αn=αe=α,则表示,凡落入散射截面以

内的入射电子不参与成像,而只有落在散射截面以外的才参与成像.

图 4.18 小孔径角成像

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