透射电子显微镜的结构

透射电子显微镜的结构

        透射电子显微镜（TEM）是目前*常用的电子显微镜类型，占所使用电子显微镜的80%，其分辨率、放大倍数和各种性能均高于其他类型的电子显微镜。透射电子显微镜是一种用电子束照射试样，用电子透镜收集穿透试样的电子，并放大图像以显示物体超微结构的装置。透射电镜分辨率可达0.2nm，放大倍数可达400～100万倍。
        透射电子显微镜的结构非常复杂。对于生物医学工作者来说，只需要对电子显微镜的结构有一定的了解。在运行过程中，一般可以识别和调整工作状态。因此，这里仅对电子显微镜的结构进行简要说明。透射电子显微镜主要由三个主要部分组成：电子光学系统（镜筒）、真空系统和电子系统。
         1.电子光学系统
        透射电子显微镜的光学系统全部包含在镜筒内，主要由照明系统、成像放大系统和观察记录系统三部分组成。
         (1) 照明系统
        照明系统主要由电子枪和聚光镜组成。
        电子枪分为三种类型：热发射、冷发射和场发射。*常见的电子枪是热发射型电子枪，即叉状钨丝，通过电流加热后发射电子束成为电子显微镜的光源。
        聚光透镜的作用是将电子枪发射的电子束会聚在试样平面上。改变聚光器的电流密度可以调节照明光斑的大小和光密度，通过调节聚光器光阑的大小来调节照明孔径角。一般有两个冷凝器，称为二次冷凝器系统。二级聚光器的作用是进一步减少凝结在样品上的发光点，以减少样品不必要的污染，减少样品受热面积。
         (2) 成像放大系统
        成像系统是电子显微镜的核心部件之一。通过成像系统获得高放大倍率和高分辨率。
        成像和放大系统的主要组成部分如下：样品室、物镜、二次中间镜和投影透镜。
        样品室一般位于聚光器下方和物镜上方，用于放置载有样品的载网。样品室有一个气锁装置更换样品时，仍能保证镜筒的高真空状态。
        物镜是成像镜头。它是电子显微镜中*重要、*关键的部件。其性能直接影响电子显微镜的性能。物镜由铁壳线圈和磁导率高的材料制成的极片组成。通过改变线圈中透镜电流的强度，可以获得不同的焦距。
         (3) 观察记录系统
        观察记录系统主要由荧光屏和摄影胶片室组成。由于人眼不能直接看到电子射线，所以必须用电子激发可见光在荧光屏上成像进行观察。如果需要记录图像，可以去掉荧光屏，将荧光屏下的照相胶片曝光，形成图像，然后进行处理，得到想要的照片，长久保存。
        在电子显微镜结构中，电子光学系统是电子显微镜的主体。如果将电子显微镜的电子光学系统和成像与光学显微镜的电子光学系统和成像进行比较，就会发现许多相似之处。电子显微镜的电子枪可以发射电子束，相当于光镜的光源，电磁透镜相当于光镜中的玻璃透镜，又可分为聚光镜、物镜镜头和投影镜头。电子束穿过样品后，放大后的图像可以显示在荧光屏上，也可以作为照片进行保存和研究。
        样品放入样品室后，*终是如何成像的？
        成像原理：电子束先通过聚光镜，聚光镜没有放大倍率，但具有聚积电子束调节亮度的功能，电子束通过聚光镜的直径调整到2μm左右。当如此细的电子束穿透样品时，电子与样品中的原子发生碰撞，导致电子散射。 （不同的结构成分对电子的散射程度不同。致密的结构，特别是被重金属盐着色或被锇酸固定的部分，对电子的散射很强。荧光屏上的结构较暗，电子显微镜照片是黑色的，是电子致密的，没有被重金属盐着色的部分松散的结构对电子散射很弱，在荧光屏上结构较亮，在电子显微镜照片中的浅色称为电子透明。 ) 电子束在穿过样品后穿过一系列样品。电磁透镜（如物镜、中间镜、投影透镜）的放大作用在荧光屏上形成*终的放大图像。
         2. 真空系统
        电子显微镜的真空系统由机械泵、油扩散泵、真空管路、阀门和检测系统组成。
        在电子显微镜中，电子由电子枪发射，穿过样品，撞击荧光屏。电子束的穿透力很弱，只能在高真空中进行。达到一定的行程。整个行程中不能有空气分子的碰撞，这就要求电子束通道和镜筒必须抽成高真空。镜筒高真空的好坏直接影响电子显微镜能否正常工作。如果真空不好，灯丝寿命会缩短，电子枪也会放电，造成高压不稳定，样品也容易被污染。因此，电子显微镜工作时，要求镜筒的真空度为10-4至10-6托。一般的真空系统包括两到三个机械泵和一个油扩散泵。获得高真空有两个步骤：**步是用机械泵抽低真空，从大气抽到真空度1.33—0.133pa（0.01-0.001mmHg）；第 二步是用油扩散泵抽高真空，从低真空抽真空。真空度为13.33×10-4～10-5Pa（10-5～10-6mmHg）。如果是场发射型电子显微镜，则必须使用离子泵或分子泵进行抽真空。
        三。电子系统
        电子显微镜的电子系统（电子系统）主要由以下几部分组成：高压发生器和电子枪灯丝加热电源、镜头稳压电路、电子系统、稳压电路、**自动控制电路、计算机控制电路。
         (1) 高压发生器
        高压发生器是一种为电子显微镜提供高压的装置。它由高压油箱或氟利昂气罐和高压电缆组成，为发射的电子提供加速能量。其稳定性直接影响电子显微镜的质量。一般高压输出有35、75、100、150、175、200kv等不同等级供操作者选择。
         (2) 灯丝加热电源
        灯丝必须通电产生高热，然后促使电子从灯丝尖 端逸出形成电子束，作为电子显微镜的光源。灯丝的加热电流一般在3a左右，通过精细电位器调节灯丝电流，使灯丝处于更合适的状态。
         (3)镜头电流稳定电路
        每个镜头的电流稳定性直接影响成像分辨率和放大倍率的精 确值。如果透镜电流不稳定，透镜的磁场强度会发生变化，导致电子显微镜的图像不稳定。因此，必须使用稳定性更高的电路来确保为每个镜头提供稳定的电流。稳流电路一般由集成电路或晶体管组成，因此属于低压电路。
         (4)**自动控制电路
        现代电子显微镜一般具有相对很好的保护装置。当突然停电、断水、真空泄漏，或因外界温度过高等因素影响仪器运行时，仪器可通过**自控电路切断电源或关闭必要的阀门，发出警报，提醒操作者注意。这样可以有效地保护仪器，防止在意外事故中损坏仪器。
         (5)电脑控制电路
        在当今计算机广泛使用的时代，新型电子显微镜也使用计算机来管理调试电子显微镜和测量工作数据等程序。所有必要的数据和调试步骤都存储在计算机程序中。大大简化了运维人员的工作，运维时调用相应的程序，按照说明操作，即可轻松完成调试。这简化了电子显微镜的操作。
        四、冷却系统
        包括制冷装置、冷却管道、冷却室和自动控制阀。