透射電鏡是一種強(qiáng)大的高分辨率顯微鏡，能夠通過將電子束透過樣品來獲得非常高分辨率的圖像。其工作原理基于電子物理學(xué)和光學(xué)原理，通過控制電子束在樣品中的傳播路徑、散射方式和收集模式來實(shí)現(xiàn)高清晰度成像。
透射電鏡的關(guān)鍵組件包括電子源、準(zhǔn)直器、樣品臺(tái)、目標(biāo)屏和檢測(cè)器。電子源通常是一個(gè)鎢絲或石墨棒，在高真空條件下被加熱以釋放電子。準(zhǔn)直器用于將發(fā)射出的電子束聚焦并使其垂直于樣品表面。樣品臺(tái)則用于支撐和精確定位樣品，并控制其位置和傾角。目標(biāo)屏通常是一個(gè)熒光屏或二維探測(cè)器，用于收集穿過樣品的電子束并產(chǎn)生成像信號(hào)。
透射電鏡的工作原理可以概括為以下步驟：
1.電子源：電子源中的電子被加熱以產(chǎn)生高速電子束。
2.準(zhǔn)直器：電子束通過準(zhǔn)直器，被聚焦和匯聚為盡可能細(xì)的束。
3.樣品：電子束穿過樣品，與樣品原子產(chǎn)生相互作用，包括散射和吸收。
4.檢測(cè)器：透過樣品的電子被檢測(cè)器捕獲，生成圖像信號(hào)。
5.成像：這些信號(hào)通過一系列成像元件(如投影鏡)轉(zhuǎn)換為最終的圖像。
在樣品中的原子排列、晶體結(jié)構(gòu)、物質(zhì)成分以及缺陷等特征會(huì)對(duì)穿過樣品的電子束產(chǎn)生不同的影響。通過分析收集到的電子圖像，可以推斷出樣品的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)。同時(shí)，還能夠?qū)崿F(xiàn)能譜分析、電子衍射、掃描透射電鏡(stem)等技術(shù)，進(jìn)一步提高了其應(yīng)用范圍和功能。
透射電鏡的工作原理雖然比較復(fù)雜，但是其優(yōu)異的性能使得它成為材料科學(xué)、納米科技和生命科學(xué)等領(lǐng)域的重要工具，為研究微觀世界提供了強(qiáng)有力的支持。