電子顯微鏡是根據電子光學(xué)原理,用電子束和電子透鏡代替光束和光學(xué)透鏡,使物質(zhì)的細微結構在非常高的放大倍數下成像的儀器。
分辨能力是電子顯微鏡的重要指標,它與透過(guò)樣品的電子束入射錐角和波長(cháng)有關(guān)??梢?jiàn)光的波長(cháng)約為300~700納米,而電子束的波長(cháng)與加速電壓有關(guān)。當加速電壓為50~100千伏時(shí),電子束波長(cháng)約為0.0053~0.0037納米。由于電子束的波長(cháng)遠遠小于可見(jiàn)光的波長(cháng),所以即使電子束的錐角僅為光學(xué)顯微鏡的1%,電子顯微鏡的分辨本領(lǐng)仍遠遠優(yōu)于光學(xué)顯微鏡。
電子顯微鏡由鏡筒、真空系統和電源柜三部分組成。鏡筒主要有電子槍、電子透鏡、樣品架、熒光屏和照相機構等部件,這些部件通常是自上而下地裝配成一個(gè)柱體;真空系統由機械真空泵、擴散泵和真空閥門(mén)等構成,并通過(guò)抽氣管道與鏡筒相聯(lián)接;電源柜由高壓發(fā)生器、勵磁電流穩流器和各種調節控制單元組成。
電子透鏡是電子顯微鏡鏡筒中最重要的部件,它用一個(gè)對稱(chēng)于鏡筒軸線(xiàn)的空間電場(chǎng)或磁場(chǎng)使電子軌跡向軸線(xiàn)彎曲形成聚焦,其作用與玻璃凸透鏡使光束聚焦的作用相似,所以稱(chēng)為電子透鏡?,F代電子顯微鏡大多采用電磁透鏡,由很穩定的直流勵磁電流通過(guò)帶極靴的線(xiàn)圈產(chǎn)生的強磁場(chǎng)使電子聚焦。
電子槍是由鎢絲熱陰極、柵極和陰極構成的部件。它能發(fā)射并形成速度均勻的電子束,所以加速電壓的穩定度要求不低于萬(wàn)分之一。
電子顯微鏡按結構和用途可分為透射式電子顯微鏡、掃描式電子顯微鏡、反射式電子顯微鏡和發(fā)射式電子顯微鏡等。透射式電子顯微鏡常用于觀(guān)察那些用普通顯微鏡所不能分辨的細微物質(zhì)結構;掃描式電子顯微鏡主要用于觀(guān)察固體表面的形貌,也能與
X射線(xiàn)衍射儀或電子能譜儀相結合,構成電子微探針,用于物質(zhì)成分分析;發(fā)射式電子顯微鏡用于自發(fā)射電子表面的研究。