透射电子显微镜(材料分析方法)
材料科学中的显微分析技术
材料科学中的显微分析技术随着科技的不断进步和发展，材料科学领域也在不断地推陈出新，尤其是在显微分析技术方面，取得了巨大的成就。
显微分析技术是材料科学中一种非常重要的研究手段，主要通过观察样品的微观结构和性质来达到材料分析和研究的目的。
本文将重点介绍几种常用的显微分析技术。
一、扫描电子显微镜（SEM）扫描电子显微镜是一种非常常用的显微分析技术，它主要利用电子束照射样品后所产生的二次电子和反射电子来观察样品表面的形貌、结构和成分。
SEM 可以通过不同的电子能量、探针电流等参数来调节图像的分辨率和深度，因此对于材料表面形貌的观察和分析非常有帮助。
二、透射电子显微镜（TEM）与 SEM 不同的是，透射电子显微镜主要研究的是材料的内部结构和组成成分。
透射电子显微镜通过压缩电子波长并穿过材料薄层来观察材料的内部结构。
这种技术非常适合于研究各种微纳米结构，如晶体缺陷、嵌入物晶体、纳米线、薄膜等。
三、原子力显微镜（AFM）原子力显微镜是一种非接触式的显微分析技术，可以实现 nm 和单个原子的分辨率。
AFM 通过利用样品表面的力变化来计算样品表面的形貌，可以直接观察到材料表面的原子结构和表面化学性质。
AFM 技术在材料表面形貌、粗糙度以及纳米级表面摩擦等方面各有应用。
四、拉曼光谱分析拉曼光谱分析是一种非常常见的光谱分析技术，它通过利用激光束的激发下产生的被动散射光，来给出材料的振动信息，包括化合物的结构、作为表面成分的化合物、内部动态变化等。
拉曼光谱分析广泛用于材料、纳米材料及化学生物学领域，为研究物理、化学、生物等方面的问题提供了有效的工具。
五、X射线衍射分析（XRD）X射线衍射分析是一种分析材料内部结构的技术，主要应用于晶体结构分析、材料相变研究、材料显微结构分析等领域。
XRD 通过跟踪和分析样品探针的散射角度和强度，从而确定材料的具体晶格结构、原子排列和相互影响。
总结以上几种显微分析技术只是材料分析中常用的几种手段，还有许多其他的方法可以用于材料或材料组件的分析和研究。
纳米材料的表征方法
纳米材料的表征方法随着科技的快速发展，纳米材料逐渐成为各个领域的研究热点。
纳米材料的特殊性质和应用潜力使得其表征方法变得至关重要。
纳米材料的表征涉及到其形貌、尺寸、结构、成分以及物理和化学特性等方面的分析。
本文将介绍几种常用的纳米材料表征方法。
1. 扫描电子显微镜（SEM）SEM是一种基于电子束与材料相互作用的表征技术。
通过SEM可以获得纳米材料的形貌和表面特征。
它可以提供高分辨率的图像，从而使我们能够观察到纳米级别的细节。
同时，SEM还可以通过能谱分析技术（EDX）获得纳米材料的元素成分信息。
2. 透射电子显微镜（TEM）TEM是一种利用电子束通过纳米材料薄片进行投射和散射的方法来观察样品的结构和形貌的技术。
相比于SEM，TEM能够提供更高的分辨率，能够观察到更细微的细节。
利用TEM还可以确定纳米材料的晶体结构、晶格参数和晶面取向等信息。
3. X射线衍射（XRD）XRD是一种利用X射线与晶体相互作用的分析技术，对于纳米材料的晶体结构和成分分析十分重要。
通过测量样品散射的X射线的特征衍射图案，可以推断出纳米材料的晶体结构、晶格常数和相对晶体的定向度。
4. 傅里叶变换红外光谱（FTIR）FTIR是一种用来分析纳米材料的化学组成和结构的技术。
它基于红外辐射与材料吸收光谱的原理，通过测量纳米材料吸收不同波长的红外光线的强度变化，从而得到样品的化学信息。
利用FTIR还可以检测纳米材料中的官能团和键的类型。
5. 激光粒度仪激光粒度仪是一种常用的用于测量纳米材料粒径分布的仪器。
它通过测量光散射的强度来确定样品中颗粒的尺寸分布。
激光粒度仪不仅可以提供纳米材料的平均粒径，还可以分析其尺寸分布的均匀性，从而对纳米材料的制备工艺进行优化。
除了以上介绍的几种常用的纳米材料表征方法，还有许多其他的技术可供选择，如原子力显微镜（AFM）、拉曼光谱、热重分析（TGA）等。
选择适合的表征方法需要根据具体的研究目的和所要分析的属性来确定。
利用透射电子显微镜进行材料内部结构观察的方法
利用透射电子显微镜进行材料内部结构观察的方法透射电子显微镜（Transmission Electron Microscope，简称TEM）是一种常用的高分辨率显微镜，可以用来观察材料的内部结构。
它利用电子束通过材料的原子排列，通过透射、散射和吸收等现象，获得关于材料内部结构的详细信息。
本文将介绍利用透射电子显微镜进行材料内部结构观察的方法。
首先，为了使用透射电子显微镜观察材料内部结构，需要制备薄片样品。
通常，样品制备过程中需要使用离子薄化仪将材料切割成非常薄的片状。
这样做的目的是使电子束能够透过样品并被探测器接收，从而获得高分辨率的图像。
制备薄片样品是使用透射电子显微镜进行材料内部结构观察的关键步骤之一。
其次，透射电子显微镜的工作原理是通过电子束与样品的相互作用来获得图像。
电子束通过样品时，会发生透射、散射和吸收等现象。
透射电子显微镜通过探测这些现象，可以获得关于材料内部结构的信息。
例如，透射电子显微镜可以通过测量电子束透射的强度和方向来确定材料的晶体结构和晶格参数。
同时，透射电子显微镜还可以通过测量电子束散射的角度和强度来确定材料的晶体缺陷和晶界结构。
通过这些信息，可以深入了解材料的内部结构。
此外，透射电子显微镜还可以进行能谱分析。
能谱分析是通过测量电子束与样品相互作用时产生的能量损失来确定样品的化学成分。
透射电子显微镜可以通过能谱分析技术，获得关于材料内部元素分布和化学组成的定量信息。
这对于研究材料的组成和相变等问题非常重要。
最后，透射电子显微镜在材料科学研究中有着广泛的应用。
它可以用于观察各种材料，包括金属、陶瓷、聚合物等。
透射电子显微镜可以提供高分辨率的图像和详细的结构信息，对于研究材料的微观结构和性能具有重要意义。
例如，在材料的纳米尺度研究中，透射电子显微镜可以揭示纳米颗粒的形貌和结构，以及纳米尺度下的相变和相互作用等现象。
此外，透射电子显微镜还可以用于研究材料的电子结构和磁性等性质。
材料分析方法有哪些
材料分析方法有哪些材料分析是指通过对材料的成分、结构、性能等方面进行研究和分析，以揭示材料的内在特性和规律。
在材料科学领域，材料分析是非常重要的一环，它可以为材料的设计、制备和应用提供重要的参考和支持。
那么，材料分析方法有哪些呢？下面我们就来一一介绍。
首先，常见的材料分析方法包括光学显微镜分析、扫描电子显微镜分析、透射电子显微镜分析等。
光学显微镜分析是通过可见光对材料进行观察和分析，可以直观地观察材料的表面形貌和微观结构。
扫描电子显微镜分析则是利用电子束对材料进行扫描，得到高分辨率的表面形貌和成分分布信息。
透射电子显微镜分析则可以观察材料的内部结构和晶体形貌，对材料的微观结构进行深入分析。
其次，化学分析方法也是材料分析中的重要手段，包括原子吸收光谱分析、X射线荧光光谱分析、质谱分析等。
原子吸收光谱分析可以用于测定材料中的金属元素含量，具有较高的灵敏度和准确性。
X射线荧光光谱分析则可以测定材料中的元素含量和成分分布，对于非金属元素也有一定的分析能力。
质谱分析则可以通过分析材料中的分子离子来确定其化学成分和结构特征。
另外，热分析方法也是常用的材料分析手段，包括差示扫描量热法、热重分析法、热膨胀分析法等。
差示扫描量热法可以通过对样品和参比物进行热量差示扫描，得到材料的热性能参数和相变特征。
热重分析法则是通过对材料在不同温度下的质量变化进行分析，可以得到材料的热稳定性和热分解特性。
热膨胀分析法则可以测定材料在温度变化下的线膨胀系数，对材料的热膨胀性能进行评估。
最后，表面分析方法也是材料分析中的重要内容，包括X射线光电子能谱分析、原子力显微镜分析、电化学阻抗谱分析等。
X射线光电子能谱分析可以对材料表面的化学成分和化学状态进行表征，对表面改性和表面反应过程进行研究具有重要意义。
原子力显微镜分析则可以对材料表面的形貌和结构进行高分辨率的观察和分析。
电化学阻抗谱分析则可以研究材料在电化学条件下的界面特性和电化学性能。
仪器分析SEMTEM
仪器分析SEMTEMSEM（扫描电子显微镜）和TEM（透射电子显微镜）是两种常用的仪器分析方法，用于观察材料的微观结构和成分。
它们都利用电子束与样品的相互作用来获取信息。
下面将分别介绍SEM和TEM的工作原理和应用。
SEM利用高能电子束与样品表面的相互作用来观察样品的表面形貌和成分。
其工作原理如下：电子枪产生的聚焦电子束通过透镜系统形成一个细小的电子束，并聚焦引导到样品表面上。
与样品表面相互作用的电子束导致了反射、散射或吸收，其中部分电子通过接收器收集到形成信号。
这些信号被转换成图像，并在显微镜屏幕上显示出来。
SEM可以提供高分辨率、大深度以及大视场的表面形貌图像，并且可以通过能谱分析系统对样品的元素组成进行表征。
SEM广泛应用于材料科学、生物科学、纳米科学等领域。
在材料科学中，SEM可以用于观察材料的晶体形态、纹理、表面缺陷等。
在生物科学中，SEM可以用于观察细胞、组织和生物材料的形貌和结构。
在纳米科学中，SEM可以用于研究纳米材料的形貌、尺寸和形状。
此外，SEM还可以用于分析样品的成分和化学组成。
相比之下，TEM是一种通过透射电子束与样品相互作用来观察材料的内部结构和成分的方法。
其工作原理如下：电子枪产生的电子束经过透镜系统形成一个细小的电子束，并聚焦到样品上。
样品上的一部分电子透过样品，并通过设备上的透射电子探测器来检测。
这些透射电子被转换成图像，并在显微镜屏幕上显示出来。
TEM具有高分辨率的优点，可以提供关于样品内部结构和成分的详细信息。
TEM广泛应用于材料科学、生物科学、纳米科学等领域。
在材料科学中，TEM可以用于观察材料的晶格结构、晶界、层状结构等。
在生物科学中，TEM可以用于观察细胞、组织和病毒等的内部结构。
在纳米科学中，TEM可以用于观察纳米材料的结构、尺寸和形貌。
此外，TEM还可以用于分析样品的成分和化学组成。
综上所述，SEM和TEM是常用的仪器分析方法，用于观察材料的微观结构和成分。
透射电子显微镜解析出材料结构与缺陷的微观形貌
透射电子显微镜解析出材料结构与缺陷的微观形貌材料科学与工程领域中，了解材料的微观结构和缺陷是极为重要的。
透射电子显微镜（Transmission Electron Microscope，简称TEM）作为一种高分辨率的显微镜，被广泛应用于研究材料的微观结构和缺陷的形貌。
本文将对透射电子显微镜的原理以及其在解析材料结构和缺陷方面的应用进行探讨。
首先，我们来了解一下透射电子显微镜的原理。
TEM利用电子束的穿透性质，通过透射模式进行成像。
当电子束通过材料样品时，被材料中的原子核和电子云散射，形成折射、衍射和透射等效应。
其中，透射电子显微镜主要依靠透射电子的成像来解析材料的微观结构和缺陷。
在TEM中，电子束通过样品后，经过透射器（透镜）和投影透镜组件进行成像，最后由像差校正系统进行调整来提高成像质量。
透射电子显微镜的高分辨率使得它能够解析出材料的微观形貌，包括晶体结构、晶格缺陷和界面等。
透射电子显微镜在解析材料结构方面具有得天独厚的优势。
通过TEM的高分辨率成像，可以直接观察到材料的晶格结构。
晶体的晶体结构、晶胞参数、晶体方向和位错等重要的结构信息可以通过TEM成像来获得。
通过选取特定的衍射点和晶格平面，可以进一步通过电子衍射技术确定晶体结构。
透射电子衍射技术可以通过模式匹配和比对已知晶体结构的衍射图案来确定材料的晶体结构，为研究和设计材料提供了重要的依据。
此外，透射电子显微镜还可以帮助解析材料中的晶体缺陷。
晶格缺陷是材料中常见的现象，对材料的性能和行为产生显著影响。
通过透射电子显微镜观察，可以揭示出材料中的位错（dislocation）、嵌错（inclusion）、晶界（grain boundary）和尖晶石等各种缺陷。
位错是晶体中最常见的缺陷类型之一，它们对晶格的完整性和形貌起到了至关重要的作用。
透射电子显微镜可以通过成像和EDS（能谱分析）技术来定量和表征位错的类型和密度。
此外，透射电子显微镜还可以通过高分辨率透射电子显微镜（HRTEM）技术对材料的晶界和界面进行观察，揭示出材料微观结构中的复杂性。
利用透射电子显微镜观察材料微观结构
利用透射电子显微镜观察材料微观结构透射电子显微镜（Transmission Electron Microscope，简称TEM）是一种强大的工具，可以帮助科学家观察材料的微观结构。
通过TEM，我们可以深入了解材料的原子排列、晶体结构以及纳米级别的细节。
本文将探讨利用透射电子显微镜观察材料微观结构的方法和应用。
首先，为了使用TEM观察材料的微观结构，我们需要制备一种非常薄的样品。
这是因为TEM使用的是电子束而不是光线，电子束在物质中传播的能力要比光线强得多。
因此，如果样品太厚，电子束将会被散射或吸收，导致图像失真或无法形成。
为了制备薄样品，科学家通常使用离子薄片仪或机械切割技术。
这些方法可以将材料切割成几十纳米甚至更薄的薄片。
一旦样品制备完成，我们就可以将其放入透射电子显微镜中进行观察。
TEM通过向样品发射高能电子束，并测量电子束在样品中的透射情况来获得图像。
这些透射电子将根据样品的组成和结构发生散射，进而形成一个由电子束散射模式构成的图像。
科学家可以通过分析这些图像来推断材料的微观结构。
TEM可以提供高分辨率的图像，能够显示出原子级别的细节。
例如，在观察金属材料时，我们可以清晰地看到晶体中的原子排列方式。
这对于研究材料的晶体结构和晶格缺陷非常重要。
此外，TEM还可以用于观察纳米材料，如纳米颗粒、纳米线和纳米薄膜。
通过TEM，科学家可以了解这些纳米结构的形貌、大小和分布。
除了观察材料的形貌和结构，TEM还可以进行成分分析。
通过使用能量色散X射线光谱仪（EDS），我们可以确定材料中不同元素的存在和相对含量。
这对于研究复杂材料、合金和纳米材料的组成非常有帮助。
通过结合高分辨率图像和成分分析，我们可以更全面地了解材料的微观结构和性质。
TEM在材料科学和纳米技术领域有着广泛的应用。
例如，在电子器件研究中，TEM可以帮助我们观察材料的界面和界面结构，这对于改善电子器件的性能非常重要。
在纳米材料研究中，TEM可以帮助我们了解纳米材料的生长机制和形貌控制。
材料分析测试第八章透射电子显微分析
1
更高的分辨率
持续改进电子光源和探测系统，提高
更高的速度
2
透射电子显微镜的分辨率。
加快数据采集速度，提高透射电子显
微分析的效率。
3
更多的功能
开发新的功能，如原位观察和化学成 分图像。
使用溅射技术在样品表面形成一层非常薄的金属涂层，以提高样品的导电性。
3 离心沉淀
使用离心机将材料溶液离心，以沉淀所需的样品。
透射电子显微分析的主要应用领域
材料科学
研究材料的微观结构和成分， 帮助开发新的材料。
纳米技术
观察和研究纳米尺度的材料 和器件。
生命科学
对生物样品进行观察和分析， 了解生物组织和细胞的结构。
材料分析测试第八章透射 电子显微分析
透射电子显微分析是一种强大的材料分析方法，通过使用透射电子显微镜来 观察和分析材料的微观结构和成分。
透射电子显微分析的定义与原理
定义
透射电子显微分析是一种利用透射电子显微镜观察材料的微观结构和成分的分析方法。
原理
利用电子束的透射性质以及被材料组分散射的电子的性质，来推断材料的化学成分和结构。
透射电子显微分析与其他材料分析方法 的比较
透射电子显微分析 分辨率高 透射电子束
扫描电子显微分析 分辨率较高 扫描电子束
原子力显微镜 分辨率较低 原子力探针
透射电子显微分析的优缺点分析
1 优点
2 缺点
高分辨率、能够观察细节、可以同时进行 化学成分分析。
样品制备复杂、昂贵的设备、需要专业知 识。
透射电子显微分析未来的发展趋势
透射电子显微镜的结构和操作
结构
透射电子显微镜包括电子光源、透射电子束生成 系统、样品台、投射系统和探测系统。
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第九章透射电子显微镜一、透射电子显微镜的结构与成像原理透射电子显微镜是以波长极短的电子束作为照明源，用电磁透镜聚焦成像的一种高分辨本领、高放大倍数的电子光学仪器。
它由电子光学系统、电源与控制系统及真空系统三部分组成。
电子光学系统通常称为镜筒，是透射电子显微镜的核心，它与光路原理与透射光学显微镜十分相似，如图1（书上图9-1）所示。
它分为三部分，即照明系统、成像系统和观察记录系统。
图1 透射显微镜构造原理和光路（a）透射电子显微镜b）透射光学显微镜）（1、照明源2、阳极3、光阑4、聚光镜5、样品6、物镜7、物镜光阑8、选区光阑9、中间镜10、投影镜11、荧光屏或照相底片）（一）照明系统照明系统由电子枪、聚光镜和相应的平移对中、倾斜调节装置组成。
其作用是提供一束亮度高、照明孔径角小、平行度好、束流稳定的照明源。
为满足明场和暗场成像需要、照明束可在2°～3°范围内倾斜。
电子枪是电镜的照明源，必须有很高的亮度，高分辨率要求电子枪的高压要高度稳定，以减小色差的影响。
1、电子枪电子枪是透射电子显微镜的电子源，是发射电子的照明源。
常用的是热阴极三极电子枪，它由发夹形钨丝阴极、栅极帽和阳极组成，如图2（书上图9-2）所示。
（发射电子的阴极灯丝通常用0.03～0.1mm的钨丝，做成“V”形。
电子枪的第二个电极是栅极，它可以控制电子束形状和发射强度。
故有称为控制极。
第三个极是阳极，它使阴极发射的电子获得较高的动能，形成定向高速的电子流。
阳极又称加速极，一般电镜的加速电压在35～300kV之间。
为了安全，使阳极接地，而阴极处于负的加速电位。
由于热阴极发射电子的电流密度随阴极温度变化而波动，阴极电压不稳定会影响加速电压的稳定度。
为了稳定电子束电流，减小电压的波动，在电镜中采用自偏压电子枪。
）图a为电子枪的自偏压回路，负的高压直接加在栅极上，而阴极和负高压之间因加上一个偏压电阻，使栅极和阴极之间有一个数百伏的电位差。
图b中反映了阴极、栅极和阳极之间的等位面分布情况。
因为栅极比阴极电位值更负，所以可以用栅极来控制阴极的发射电子有效区域。
当阴极流向阳极的电子数量加大时，在偏压电阻两端的电位值增加，使栅极电位比阴极进一步变负，由此可以减小灯丝有效发射区域的面积，束流随之减小。
若束流因某种原因而减小时，偏压电阻两端的电压随之下降，致使栅极和阴极之间的电位接近。
此时，栅极排斥阴极发射电子的能力减小，束流又可望上升。
因此，自偏压回路可以起到限制和稳定束流的作用。
由于栅极的电位比阴极负，所以自阴极端点引出的等位面在空间呈弯曲状。
在阴极和阳极之间的某一地点，电子束会汇集成一个交叉点，这就是通常所说的电子源。
交叉点处电子束直径约几十个微米。
从图A中看出，自偏压是由束流本身产生的，自偏压U b将正比于束流I b即：U b＝RI b。
这样如果增加，会导致偏压增加，从而抵消束流的增加，这是偏压电阻引起负反馈的结果。
它起着限制和稳定束流的作用。
改变偏压电阻的大小可以控制电子枪的发身，当电阻R值增大时，控制极上的负电位增高，因此控制极排斥电子返回阴极的作用加强。
在实际操作中，一般是给定一个偏压电阻后，加大灯丝电流，提高阴极温度，使束流增加。
开始束流随阴极温度升高而迅速上升，然后逐渐减慢，在阴极温度达到某一数值时，束流不再随灯丝温度或灯丝电流变化而变化。
此值称为束流饱和点，它是由给定偏压电子负反馈作用来决定的。
在这以后再加大灯丝电流，束流不再增加，只能使灯丝温度升高，缩短灯丝寿命。
另一种使束流饱和的方法是固定阴极发射温度，即选定一个灯丝电流值，然后加大偏压电阻，增大负偏压，使束流达到饱和点。
当阴极温度比较高时，达到束流饱和所需要的偏压电阻要小些，当偏压电阻较大时，达到饱和所需要的阴极温度要低些。
两者合理匹配使灯丝达到饱和点，亮度较高，并能维持较长的灯丝寿命。
改变控制偏压，能显著影响电子枪内静电场的分布，特别是在阴极附近影响等位面的分布和形状。
零等位面的电位与阴极相同，在控制极与阳极之间靠近控制极并且平行于控制极，在控制极开口处，等位面强烈弯曲，大致沿圆弧与阴极相交，如图在零等位面的后面场是负的，无电子发射，在零电位的前面场是正的，是电子发射区。
在正电场内与阴极透镜的聚焦作用一样，电子受到一个与等位面正交、并指向电位增加方向（即折相轴）的作用力。
在控制极开口处及其附近，由于等位面强烈弯曲，折射作用很强，使阴极发射区不同部位发射的电子在阳极附近交叉，然后又分别在像平面上汇聚成一点。
电子束交叉处的截面称为电子束“最小截面”或“电子枪交叉点”。
其直径约为几十微米，比阴极端部的发射区面积要小，但单位面积的电子密度最高。
照明电子束从这里发出去，因此叫电子束的“有效光源”或“虚光源”。
所谓光斑的大小是指最小截面的大小，所谓电子束的发射角是指由此发出的电子束与主轴的夹角。
电子束最小截面一般位椭圆形，这时由于电子源是一个弯曲的灯丝，而不是点光源。
在最佳偏压作用下，可以得到电子束发散角小，光斑小，亮度大的电子束。
图2 电子枪（a）自偏压回路b）电子枪内的等电位面）图A 电子枪示意图2、聚光镜聚光镜用来会聚电子枪射出的电子束，以最小的损失照明样品，调节照明强度、孔径角和束斑大小。
一般都采用双聚光镜系统，如图3（书上图9-3）所示。
第一聚光镜是强激磁透镜，束斑缩小率为10～50倍左右，将电子枪第一交叉点束斑缩小为φ1μm～5μm；而第二聚光镜是弱激磁透镜，适焦时放大倍数为2倍左右。
结果在样品平面上可获得φ2μm～10μm的照明电子束斑。
图3 照明系统光路（二）成像系统成像系统主要是由物镜、中间镜和投影镜组成。
其中物镜决定于分辨率，其他两个透镜将物镜所形成的一次放大像进一步放大成像。
1、物镜物镜是用来形成第一幅高分辨电子显微图像或电子衍射花样的透镜。
透射电子显微镜分辨本领的高低主要取决于物镜。
因为物镜的任何缺陷都将被成像系统中其它透镜进一步放大。
欲获得物镜的高分辨本领，必须尽可能降低像差。
通常采用强激磁、短焦距的物镜，像差小。
物镜是一个强激磁短焦距的透镜（f＝1～3mm），它的放大倍数较高，一般为100～300倍。
目前，高质量的物镜其分辨率可达0.1nm左右。
物镜的分辨率主要决定于极靴的形状和加工精度。
一般来说，极靴的内孔和上下极靴之间的距离越小，物镜的分辨率就越高。
为了减小物镜的球差，往往在物镜的后焦面上安放一个物镜光阑。
物镜光阑不仅具有减小球差、像散和色差的作用，而且可以提高图像的衬度。
物镜光阑位于后焦面位置上时，可以方便地进行暗场及衍衬成像操作。
在用电子显微镜进行图像分析时，物镜和样品之间的距离总是固定不变的（即物距L1不变）。
因此改变物镜放大倍数进行成像时，主要是改变物镜的焦距和像距（即f和L2）来满足成像条件。
2、中间镜中间镜是一个弱激磁的长焦距变倍透镜，可在0～20倍范围调节。
当放大倍数大于1时，用来进一步放大物镜像；当放大倍数小于1时，用来缩小物镜像。
在电镜操作过程中，主要是利用中间镜的可变倍率来控制电镜的总放大倍数。
如果物镜的放大倍数M0＝100，投影镜的放大倍数M p=100，则中间镜放大倍数M i ＝20时，总放大倍数M＝100×20×100＝200000倍。
若M i＝1，则总放大倍数为10000倍。
如果M i＝1/10，则总放大倍数仅为1000倍。
在一般情况下，电镜高倍率在104～2×105之间，当中间镜放大倍率M1<1时。
得到试样低倍率图像（几百到1万倍），此时中间镜成像电子束将产生桶形畸变，可以由投影镜的枕形畸变抵消一大部分，仍然可以获得畸变不大的低放大倍率像。
如果把中间镜的物平面和物镜的像平面重合，则在荧光屏上得到一幅放大像，这就是电子显微镜中的成像操作，如图4a（书上图9-4a）所示；如果把中间镜的物平面和物镜的背焦面重合，则在荧光屏上得到一幅电子衍射花样，这就是透射电子显微镜中的电子衍射操作，图4b所示。
图4 成像系统光路（a）高倍放大b）电子衍射）3、投影镜投影镜的作用是把经中间镜放大（或缩小）的二次像（或电子衍射花样）进一步放大，并投影到荧光屏上，它与物镜一样，是一个短焦距的强磁透镜。
投影镜的激磁电流是固定的，因为成像电子束进入投影镜时孔径角很小（约10－5rad），因此它的景深和焦长都非常大。
即使改变中间镜的放大倍数，使显微镜的总放大倍数有很大的变化，也不会影响图像的清晰度。
有时，中间镜的像平面还会出现一定的位移，由于这个位移距离仍处于投影镜的景深范围之内，因此，在荧光屏上的图像依旧是清晰的。
对投影镜精度的要求不像物镜那么严格，因为它只是把物镜形成的像做第三次放大。
对中间镜的精度要求较高，它的像差虽然不是影响仪器分辨率的主要因素，但它影响衍射谱的质量，因此也配有消像散器，投影镜的像差主要表现在低放大倍率时的畸变。
目前，高性能的透射电子显微镜大都采用5级透镜放大，即中间镜和投影镜有两级，分第一中间镜和第二中间镜，第一投影镜和第二投影镜。
图5 JEM-2101F透射电镜镜筒剖面图a）与真空系统的配置b）（1、电子枪2、第一聚光镜3、第二聚光镜4、聚光镜光阑5、测角仪6、样品台7、物镜8、选区光阑9、双目光学显微镜10、观察窗口11、照相室12、大荧光屏13、小荧光屏14、投影镜15、中间镜16、物镜光阑17、加速管18、电子枪室19、加速管20、中间室21、阀门1 22、样品室23、阀门2 24、观察室）（三）观察记录系统观察和记录装置包括荧光屏和照明机构，在荧光屏下面放置一个可以自动换片的照相暗盒。
照相时只要把荧光屏掀往一侧垂直竖起，电子束即可使照相底片曝光。
由于透射电子显微镜的焦长很长，显然荧光屏和底片之间有数厘米的间距，但仍能得到清晰的图像。
通常采用在暗室操作情况下人眼较敏感的、发绿光的荧光物质来涂制荧光屏。
这样有利于高放大倍数、低亮度图像的聚焦和观察。
电子感光片是一种对电子束曝光敏感、颗粒度很小的溴化物乳胶底片，它是一种红色盲片。
由于电子与乳胶相互作用比光子强得多，照相曝光时间很短，只需几秒钟。
早期的电子显微镜用手动快门，构造简单，但曝光不均匀。
新型电子显微镜均采用电磁快门，与荧光屏动作密切配合，动作迅速，曝光均匀；有的还装有自动曝光装置，根据荧光屏上图像的亮度，自动地确定曝光所需时间。
如果配上适当地电子线路，还可以实现拍片自动记数。
电子显微镜工作时，整个电子通道都必须置于真空系统之内。
新式的电子显微镜中电子枪、镜筒和照相室之间都装有气阀，各部分都可单独地抽真空和单独放气，因此，在更换灯丝、清洗镜筒和更换底片时，可不破坏其它部分的真空状态（图5（书上图9-6））。
（四）真空系统在电镜中，凡是电子运行的区域都要求有尽可能高的真空度。