透射電子顯微鏡的發展趨勢

　　透射電子顯微學（TEM）是一門探索電子與固態物質結構相互作用的科學。

　　透射電子顯微鏡與光學顯微鏡的成像原理基本一樣，所不同的是前者用電子束作光源，用電磁場作透鏡。由電子槍發射出來的電子束，在真空通道中沿著鏡體光軸穿越聚光鏡，通過聚光鏡將之會聚成一束尖細、明亮而又均勻的光斑，照射在樣品室內的樣品上，透過直徑為?3mm樣品的薄區后的電子束攜帶有樣品內部的結構信息，經過物鏡的會聚調焦和初級放大后，電子束進入下級的中間透鏡和第1、第2投影鏡進行綜合放大成像，最終被放大了的電子影像投射在觀察室內的熒光屏板上；熒光屏將電子影像轉化為可見光影像以供使用者觀察。透射電子顯微鏡把人眼睛的分辯能力從大約0.2 mm拓展至埃米量級（1?)，大大增強了人們觀察世界的能力。電子顯微術開始于上世紀30年代，經過幾十年的不斷發展和完善，現在其主要方法包括選區電子衍射（SAED）、衍射襯度分析、匯聚束衍射（CBED）、高分辨分析（HREM）、微區成分分析（EDS、EELS）及Z襯度分析，同時還包括電子全息分析和電子結構分析等。電子顯微術主要用于分析材料內部的微觀結構和成分分析，現在已經成為材料、凝聚態物理、半導體電子技術、化學、生物、地質等多學科的非常重要的研究手段。

　　隨著科技的發展，人們對透射電子顯微鏡的使用要求越來越高，透射電鏡仍在不斷發展。常規的透射電鏡的球差系數Cs和色差系數Cc分別約為mm級，德國科學家利用計算機技術實現了對磁透鏡進行球差矯正，可以實現零球差，以及負球差，從而大大提高了透射電鏡的空間分辨本領，通過在電子束照明光源上加裝單色儀，可以大大提高電鏡的能量分辨率，目前的最高點分辨率得到大大提高，可以達到亞埃級別(<1?)。觀察樣品中的單個原子像，始終是科學界長期追求的目標。人們預測，當材料的尺度減少到納米尺度時，其材料的光、電等物理性質和力學性質可能具有獨特性。因此，納米顆粒、納米管、納米絲等納米材料的制備，以及其結構與性能之間關系的研究成為人們十分關注的研究熱點。由于電子顯微鏡的分析精度逼近原子尺度，所以利用場發射槍球差校正透射電鏡，用直徑為0.13nm的電子束，不僅可以采集到單個原子的Z-襯度像，而且還可采集到單個原子的電子能量損失譜。即電子顯微鏡可以在原子尺度上可同時獲得材料的原子和電子結構信息。利用球差校正電子顯微鏡還可以對缺陷如位錯的核心進行成像，對人們重新認識缺陷對性能的影響提供幫助。

高分辨透射電鏡

場發射槍透射電鏡

　　通過樣品臺的設計，可以在透射電鏡下對材料進行加熱，通電和外加應力等等，實現對材料在實際服役條件下的行為的觀察，從而為人們設計材料、改良材料提高更加直接的證據。通過對透射電鏡的真空進行改進，可以在透射電鏡下對樣品通氣氛，觀察材料與氣體分子的反應，實現化學反應的原子尺度的觀察，也可實現固體材料與液體的反應過程的觀察。

　　總之，透射電子顯微鏡的功能越來越強大，應用越來越廣泛。