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透射掃描電子顯微鏡是一種高分辨率的顯微鏡，能夠觀察納米級(jí)別的物質(zhì)結(jié)構(gòu)及原子級(jí)別的細(xì)節(jié)。它利用電子束而非光束進(jìn)行成像，使得其分辨率比光學(xué)顯微鏡高得多。
透射掃描電子顯微鏡的工作原理基于電子的波粒二象性和物質(zhì)對(duì)電子的相互作用。下面是它的主要工作原理：
1、電子源：使用一種叫做熱陰極的發(fā)射電子源產(chǎn)生電子束。該電子源通常由鎢絲構(gòu)成，當(dāng)鎢絲加熱到高溫度時(shí)，會(huì)發(fā)射出高速電子。
2、準(zhǔn)直系統(tǒng)：電子束離開(kāi)電子源后，經(jīng)過(guò)準(zhǔn)直系統(tǒng)中的準(zhǔn)直器和孔徑，使電子束變得平行且緊湊。準(zhǔn)直系統(tǒng)有助于控制電子束的直徑和數(shù)量。
3、透射樣品：準(zhǔn)直的電子束通過(guò)透射樣品，即待觀察的樣品。透射樣品通常被制成極薄的切片，以保證電子束可以穿透并與樣品內(nèi)部的原子或結(jié)構(gòu)相互作用。
4、透射模式：當(dāng)電子束穿過(guò)樣品時(shí)，會(huì)發(fā)生散射、吸收和透射等相互作用。大部分電子經(jīng)過(guò)樣品而沒(méi)有發(fā)生散射或吸收，被稱為透射電子。
5、透射像：透射電子通過(guò)樣品后，進(jìn)入投影透鏡系統(tǒng)。投影透鏡系統(tǒng)由一組磁場(chǎng)產(chǎn)生的透鏡構(gòu)成，用于聚焦透射電子并形成投影透射像。這些透射電子通過(guò)透射樣品的不同區(qū)域時(shí)，會(huì)根據(jù)樣品內(nèi)部的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)發(fā)生不同程度的散射，從而形成具有細(xì)節(jié)信息的透射像。
6、探測(cè)器：透射像被定向到特定的探測(cè)器上進(jìn)行捕捉和記錄。常用的探測(cè)器是熒光屏和攝像機(jī)，可以將透射像轉(zhuǎn)化為可見(jiàn)的圖像。還配備了數(shù)字圖像采集系統(tǒng)，使得可以獲取高分辨率的數(shù)字圖像，并進(jìn)行后續(xù)處理和分析。
7、分辨率和對(duì)比度：分辨率取決于多種因素，包括電子束的波長(zhǎng)、透射樣品的制備質(zhì)量以及透射像的捕捉和處理。對(duì)比度取決于樣品的厚度、密度和原子序數(shù)等因素。
通過(guò)以上步驟，透射掃描電子顯微鏡能夠獲得高分辨率的顯微圖像，使得研究人員能夠觀察到物質(zhì)的微觀結(jié)構(gòu)，包括晶體結(jié)構(gòu)、原子排列和缺陷等細(xì)節(jié)信息。這使得其在材料科學(xué)、生物學(xué)、納米科學(xué)以及其他許多領(lǐng)域中成為一種非常強(qiáng)大的工具。
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