電子偏光顯微鏡的基本介紹
發布人：shpuda發布時間：2014/4/29
電子偏光顯微鏡既然稱為顯微鏡，它們的結構都類似于光學顯微鏡，有物鏡和目鏡(這里已經演變成投影鏡或其他結構)，它們的目的都是放大較小的物體，以供觀察。但是由于電子束有較大的能蚤，可以利用這種能量來激發出樣品表面的各種微觀粒子，收集它們可供作材料分析。電子的波長非常短，以至電子波會在樣品晶格上產生衍射，這也為材料分析提供了另一途經。因此，電子偏光顯微鏡除了可以得到比光學顯微鏡大得多的放大倍數，可以觀察微觀樣品的狀貌外，還有光學顯微鏡所沒有的材料分析方面的用途，用途不同，它們的結構也有不同，由此派生出一系列不同種類，主要可以分類為透射電子偏光顯微鏡(TEM)、掃描電子偏光顯微鏡(SEM)及透射掃描電子偏光顯微鏡(TSEM)。另外，從更廣泛的意義上，還可以包括場離子顯微鏡、分析電子偏光顯微鏡、掃描隧道顯微鏡(STM)和原子探針等。這里我們將以最大盆地應用電子光學原理的透射電子偏光顯微鏡為例，介紹它的基本結構及其電子透鏡的光學性質，另外，簡單介紹掃描電子偏光顯微鏡和透射掃描電子偏光顯微鏡，以便讀者了解電子偏光顯微鏡作材料分析的情況。
不論何種電子偏光顯微鏡，它們的結構中都由電子源、聚焦照明系統和成像放大系統組成。電子源就是各種電子槍，聚焦照明系統和成像放大系統由各種電子透鏡構成。
電子源
電子偏光顯微鏡中相當于光學顯微鏡光派的是電子源，稱為電子槍。電于槍發射電子束，不同用途的電子偏光顯微鏡中使用不同的電子源，總體分為熱源和場致發射源。
1)熱源
所謂熱蔥就是熱陰極，最普通的熱陰極是鎢絲制成的，它的結構如圖8.2所示。
陰極非常簡單，把一根鎢絲折成V宇形，通以電流即可。由于電阻的歐姆熱，它可以達到2800K的高溫，從而在它前方的陽極的高電位作用下發射電子。包圍陰極的是杯狀控制極，它帶的電位接近陰極，起會聚電子束的作用，它可使V字尖端處發射的發散狀電子束會聚并通過陽極中心的孔。這樣的電子槍在100kV工作條件下，發射的電子束電流可達3X10(5)A/(cm2X立體角)。除了用鎢絲作為陰極外，又發展了用LAB(6)制作陰極，它在100kV條件下電子束電流高達10(7)/(cm2X立體角)。
2)場致發射源
場致發射源就是利用場致發射產生電子束。它的陰極通常是由<111>晶向的鎢晶體制成，與一個金屬圓筒制成的控制電極組成電子槍。控制極上加4kV的高壓，從而使晶體的尖端上有場致發射電流產生。熱的或冷的場致發射源發射的電子束電流可以是通常的鎢絲陰極發射電流的10(4)倍，這樣大的電流可供掃描電鏡使用。但場致發射源所需要的真空度要比一般的陰極源高得多。
不論何種陰極發射源的電子槍，它們的陰極發射一定母電流的電子束，以保證在不同用途中器件有足夠的亮度.電子槍是由陰極、控制極和陽極組成陰極透鏡，電子束經陰極透鏡的會聚作用，進人各級電子透鏡。
電子偏光顯微鏡在實際工作狀態中，為安全起見，希望整個顯微鏡金屬系統接地，所以利用電場的相對性原理，把電子槍中可以與其他部分嚴格絕緣的陰極接負高壓，而陽極電位為零。電子偏光顯微鏡由于要得到極高的分辨率而需要在陰極和陽極之間存在極高的電位差，以減小電子的波長;另外，當顯微鏡工作在高放大倍數狀態下，為了使很小的樣品面積放大后還有足夠的照度，也希望有更大的電流密度，這也需要提高陰極和陽極之間的電位差，所以，放大倍數越大的電子偏光顯微鏡使用的高壓越高。
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