第7章 透射电子显微镜1
透射电子显微镜结构及工作原理参考幻灯片
– condenser lenses (control the electron beam)
2.1.1 Electron gun
• provides source of electrons to illuminate the specimen.
In the parallel-beam mode • usually no need to change
C1. • adjust the C2 lens to
produce an underfocused image of the C1 crossover.
focus underfocus overfocus
• good stability • long lifetime
Characteristics of the three sources operating at 100kV
Working temperature (K) Current density (A/m2)
Crossover Size (m) Brightness (A/m2sr) Energy spread (eV) Emission Current Stability (%/hr) Vacuum (Pa) Lifetime (hr)
Thermionic Emission
• If any material to be heated to a high enough temperature, the electrons gains sufficient energy to overcome the natural barrier (work function) that prevents them from leaking out to escape from the source.
透射电子显微镜的原理
透射电子显微镜的原理透射电子显微镜（Transmission Electron Microscope，简称TEM）是一种利用电子束来观察和研究物质的光学仪器。
与光学显微镜相比，透射电子显微镜具有更高的分辨率，能够观察到更小尺寸的物体和更细微的结构。
1.电子源：透射电子显微镜使用热阴极或冷场发射阴极作为电子源。
热阴极通过电子加热产生热电子，冷阴极则利用材料的特殊电子发射特性产生电子束。
2.透镜系统：透射电子显微镜使用一系列电磁透镜来控制和聚焦电子束。
其中包括准直透镜、对焦透镜、物镜透镜和投影透镜。
这些透镜通过调节电流和电压来控制电子束的聚焦和成像。
3.样品台：样品台是支撑和处理样品的平台。
它通常具有位置调节和倾斜功能，以使得样品的成像角度和位置能够被调整。
4.探测器：透射电子显微镜使用不同的探测器来测量透射电子的强度和散射电子的角度。
最常用的探测器是透射电子探测器和散射电子探测器。
5.图像显示系统：透射电子显微镜的图像显示系统通常由CCD摄像机和显示器组成。
CCD摄像机将透射电子的信号转化为电信号，并通过计算机处理后在显示器上显示。
透射电子显微镜的分辨率取决于电子波长。
与可见光相比，电子具有更短的波长，能够给出更高的分辨率。
透射电子的波长约为0.004纳米到0.1纳米，比可见光的波长小3个数量级。
因此，透射电子显微镜能够观察到比光学显微镜更小的物体和更细微的结构。
透射电子显微镜的应用广泛，包括材料科学、生物学、纳米技术等领域。
在材料科学中，透射电子显微镜可以用来观察和研究材料的晶体结构、晶格缺陷以及元素分布等。
在生物学中，透射电子显微镜可以用来观察和研究生物分子的结构和细胞的超微结构。
在纳米技术中，透射电子显微镜可以用来观察和研究纳米材料和纳米器件的性质和性能。
总而言之，透射电子显微镜通过利用电子束来观察和研究物质的原理，具有较高的分辨率和广泛的应用领域。
它在科学研究和工业生产中发挥着重要的作用，为我们提供了深入认识和理解微观世界的工具。
透射电子显微镜 原理
透射电子显微镜原理透射电子显微镜（Transmission Electron Microscope, 简称TEM）是一种利用电子束传递样品来获得细微结构的高分辨率显微镜。
它的原理是通过在真空中加速电子，将电子束通过光学透镜系统聚焦到样品上，并通过样品的透射情况来形成图像。
TEM的关键组件包括电子源、电子透镜系统、样品台、探测器和成像系统。
电子源产生的电子束经过一系列透镜系统（包括准直透镜、磁场透镜、投影透镜等），被聚焦到样品上。
样品位于一个特殊的样品台上，可以微调样品的位置和角度。
透射电子束通过样品后，部分电子被散射、散射和吸收。
散射电子和透射电子被探测器捕捉，并转化为电信号。
TEM的成像原理基于透射电子束与样品交互作用的差异。
样品内不同的区域对电子束有不同的散射、吸收和透射能力，导致不同的强度对比。
探测器会测量透射电子的能量和强度变化，并将其转换为光学图像。
最终，通过调节透射电子束的聚焦和探测参数，可以得到具有高分辨率的样品图像。
TEM具有极高的分辨率和能够观察样品内部结构的能力。
与光学显微镜相比，TEM利用电子束的波长远小于光的波长，可以克服光学显微镜的衍射极限。
因此，TEM可以观察更小的结构和更高的放大倍数。
此外，TEM还可以通过选定区域电子衍射（Selected Area Electron Diffraction, SAED）技术来研究晶体的晶格结构和材料的晶体学性质。
综上所述，透射电子显微镜通过控制电子束的聚焦和探测参数，利用透射电子与样品相互作用的差异，获得高分辨率的样品图像。
它是研究材料科学和纳米技术的重要工具。
透射电子显微镜
透射电镜的结构及原理
透射电镜主要有电子光学系统(镜筒)、电源系统、真空 系统和操作控制系统等四部分。电源系统、真空系统和 操作系统都是辅助系统。
电源系统包括电子枪高压电源、透镜电源和控制线路
电源等。 真空系统用来维持镜筒(凡是电子运行的空间)的真空度 在10-4 Torr以上，以确保电子枪电极间绝缘，防止成像电
3) 喷雾法 凡用悬浮法在干燥过程中易产生凝
聚的粉粒试样，也可用特制的喷雾器
将悬浮液喷成极细的雾粒，粘附在支 持膜上。
b a
d
a-墨汁(1:10)；b-ZnO；c-白垩颗粒；d-聚苯乙烯塑料球6000× 支持膜法透射电镜图像
高分子材料的制样方法
(1) 金属载网和支持膜 在光学显微镜下研究各种对象时，试样是放置在玻璃载玻片 上．但在电镜下，由于电子束的穿透能力很弱，不能采用玻璃片 作为支持物，而是采用一种很簿的电子透明的薄膜附着在金属网 上作为支持膜． 常用的金属载网是直径为3 mm的铜网．其网孔的样式随制作 方法和所观察的试样不同而有差异．对超薄切片试样，多用每英 寸200目的载网，以保证70％以上的电子光束通过．对粉末样品 一般以网孔小为宜，可增加支持膜的牢固性。 支持膜应当易被 电子穿透，有足够的机械强度，耐电子束轰击，并具有化学稳定 性．由于任何材料制成的膜都或多或少会造成某种程度的电子散 射而降低试样的反差和结构分辨率，因此，支持膜不应太厚，一 般在200Å以下为宜．对较厚的试片，有时也可不用支持膜，将试 片直接故在金属载网上观察．
（a）稀土顺-1．4-聚丁二烯 及反-1，4-聚丁二烯结晶的 电子显微镜照片
（b）稀土顺-1．4-聚丁二烯 及反-1，2-聚丁二烯共混物 的电子显微镜照片
纳米球的微观结构
（4）电子染色技术
电子显微镜
分散聚四氟乙烯粉粒的超薄切片像
③ 蚀刻
蚀刻的目的是除去一部分结构，从而可以突出需 要的结构。蚀刻方法主要有三种：溶剂蚀刻、酸 蚀刻和等离子蚀刻。溶剂蚀刻是靠溶剂的溶解除 去易溶性分子；酸蚀刻是用强酸选择性氧化某一 相，使高分子断裂为碎片而被除去；等离子或离 子蚀刻是用等离子或离子带电体攻击聚合物表面， 除去表面的原子或分子，由于除去速度的差异而 产生相之间的反差。
（1）电子束与固体样品相互作用时产生的信号 具有高能量的入射电子束与固体样品表面的原子
核及核外电子发生作用，产生如下物理信号。
入射电子束轰击样品产生的信息
① 背散射电子（backscattering electron)— 背散射电子是指被固体样品中的原子核或 核外电子反弹回来的一部分入射电子。
③ 吸收电子(absorption electron)—入射电子进入 样品后，经多次非弹性散射，能量损失殆尽，最后 被样品吸收。
④ 透射电子(transmission electron)—如样品足够薄， 则会有一部分入射电子穿过样品而成透射电子。
⑤ 俄歇电子(Auger electron)—如果原子内层电子 在能级跃迁过程中释放出来的能量ΔE并不以X射线 的形式发射出去，而是用这部分能量把空位层的另 一个电子发射出去（或空位层的外层电子发射出 去），这一个被电离的电子称为俄歇电子。 每种原子都有自己的特定壳层能量，所以它们 的俄歇电子能量也各有特征值。
② 二次电子(secondary electron)—在入射电 子作用下被轰击出来并离开样品表面的样 品原子的核外电子。它是一种真空自由电 子 。 由于原子核和外层价电子间的结合能 很小，因此，外层的电子较容易和原子脱 离，使原子电离。
透射电子显微镜的原理
透射电子显微镜的原理
透射电子显微镜是一种利用电子束代替可见光进行成像的显微镜。
其原理基于电子的波粒二象性及电子与物质中原子的相互作用。
透射电子显微镜的工作原理可以简要分为以下几个步骤：
1. 电子源产生电子束：透射电子显微镜中通常使用热阴极或冷阴极发射电子，通过加速电场使电子获得足够的动能，形成电子束。
2. 电子束的集束：经过加速后，电子束通过一系列的电磁透镜，如准直孔光阑、聚焦透镜等，来进行集束，使电子束尽可能的细致聚焦。
3. 电子束与样品的相互作用：电子束进入样品后，会与样品中的原子发生相互作用。
电子束与样品中的原子核和电子云之间相互散射，发生透射、散射、吸收等过程。
4. 透射电子的形成：部分电子束透过样品，形成透射电子。
透射电子的强度和分布情况受样品的厚度、结构以及样品内部的原子数密度等因素的影响。
5. 透射电子的探测与成像：透射电子通过射出样品的透射电子探测器进行探测，并转换成电信号。
利用这些信号，通过电子透射的强度和分布，可以形成对样品内部结构的显微图像。
透射电子显微镜相较于光学显微镜具有更高的分辨率，因为电子的波长比光的波长要短得多。
透射电子显微镜广泛应用于材料科学、生物学、纳米技术等领域的研究中，可以观察并研究到原子尺度的结构和细节。
透射电子显微镜的电子衍射PPT课件
➢ 试定 R1点指数（110） R2点指数（211）则R4为(321)，不符合d值
所限定的指数(310)，需调整；
➢ R2点指数调为 (211) ，则R4为(301)，R3为(121) ➢ 校核夹角：(110)与 (211)夹角为73.22°, (110)与(301)夹角47.87°
因为
(R / M iM p )d fo
则
Rd foM iM p
定义L＇＝ƒoMiMp
为“有效相机长度”，则有 Rd＝λL＇＝K＇
其中K＇＝λL＇称为“有效相机常数”。式中L＇并不直接对应于样品
. 至照相底片的实际距离。
4
2. 选区电子衍射： 定义：对样品中感兴趣的微区进行电子衍射，以获得该微区电子衍射图 的方法。又称微区衍射，通过移动安置在中间镜上的选区光阑实现。 原理：
的晶面间距d1、d2、d3、d4.。。。把这些d值叫做计算值。
Ri(mm) di(nm) R1 R2 R3 R4
.
12
R3 R1 R4 φ R2φ1
③ 计算d值与标准d值比较； ④ 尝试标出两个基矢量(h1k1l1)和(h2k2l2)； ⑤ 由矢量运算求得其它斑点，反复验算夹角；
.
13
矢量关系: 2g(hkl)=g(2h,2k,2l)， 3g(hkl)=g(3h,3k,3l). g (h1,k1,l1)- g(h2,k2,l2) = g(h1-h2, k1-k2, l1-l2) g (h1,k1,l1)+g(h2,k2,l2) =g(h1+h2, k1+k2, l1+l2)
cos
h1h2 k1k2 l1l2
h12 k12 l12 h22 k22 l22
透射电子显微镜
•电子束倾斜与平移装置
利用电子束原位倾斜可以进行中心暗场成像操作
•消像散器
用来消除或减小透镜磁场的非轴对称性，把固 有的椭圆形磁场校正成旋转对称磁场的装置。 消像散器可以是机械式的，可 以是电磁式的。机械式的是在 电磁透镜的磁场周围放置几块 位置可以调节的导磁体，用它 们来吸引一部分磁场，把固有 的椭圆形磁场校正成接近旋转 对称的磁场。电磁式的是通过 电磁极间的吸引和排斥来校正 椭圆形磁场的
图9-3 双聚光镜原理图 聚光镜的作用是以最小的损失， 减小和调节束斑尺寸、调节照明 强度和照明孔径半角
•成像系统
由物镜、物镜光栏、选区光栏、中间镜（1、2）和投影镜组成 1.物镜
•
•
电镜的最关键的部分，其作用是将来自试样的弹性散射 束会聚于其后焦面上，构成含有试样结构信息的衍射花 样；将来自透过试样的电子束会聚于其像平面上，构成 与试样组织相对应的显微图像。 物镜是用来形成第一幅高分辨率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被成像系统中其它透 镜进一步放大。欲获得物镜的高分辨率，必须尽可能降 低像差（主要取决于极靴的形状和加工精度）。
很大，虽然荧光屏和底片之间有一些的间距，仍能得到清 晰的图像 .现代电镜已开始装有电子数码照相装置，即 CCD相机。
第二节
主要部件结构与工作原理
•样品台
电镜样品小而薄，通常用外径3mm的 样品铜网支持，网孔或方或园，约 0.075mm，见图。
样品台的作用是承载样品，并使样 品能作平移、倾斜、旋转，以选择 感兴趣的样品区域或位向进行观察 分析。透射电镜的样品是放置在物 镜的上下极靴之间，由于这里的空 间很小，所以透射电镜的样品也很 小，通常是直径3mm的薄片。
第七章-透射电子显微镜
1、透射电镜主要由几大系统构成各系统之间关系如何答：三大系统:电子光学系统,真空系统,供电系统。
其中电子光学系统是其核心。
其他系统为辅助系统。
2、照明系统的作用是什么它应满足什么要求答：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。
它的作用是提供一束亮度高、照明孔经角小、平行度好、束流稳定的照明源。
它应满足明场和暗场成像需求。
3、成像系统的主要构成及其特点、作用是什么答：主要由物镜、物镜光栏、选区光栏、中间镜和投影镜组成.1）物镜：强励磁短焦透镜（f=1-3mm）,放大倍数100—300倍。
作用：形成第一幅放大像2）物镜光栏：装在物镜背焦面，直径20—120um，无磁金属制成。
作用：a.提高像衬度，b.减小孔经角，从而减小像差。
C.进行暗场成像3）选区光栏：装在物镜像平面上，直径20-400um，作用：对样品进行微区衍射分析。
4）中间镜：弱压短透镜，长焦，放大倍数可调节0—20倍作用a.控制电镜总放大倍数。
B.成像/衍射模式选择。
5）投影镜：短焦、强磁透镜，进一步放大中间镜的像。
投影镜内孔径较小，使电子束进入投影镜孔径角很小。
小孔径角有两个特点：a. 景深大，改变中间镜放大倍数，使总倍数变化大，也不影响图象清晰度。
焦深长，放宽对荧光屏和底片平面严格位置要求。
4、分别说明成像操作与衍射操作时各级透镜（像平面与物平面）之间的相对位置关系，并画出光路图。
答：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（a）所示。
如果把中间镜的物平面和物镜的后焦面重合，则在荧光屏上得到一幅电子衍射花样，这就是电子显微镜中的电子衍射操作，如图（b）所示。
5、透射电镜中有哪些主要光阑，在什么位置其作用如何答：主要有三种光阑：①聚光镜光阑。
在双聚光镜系统中,该光阑装在第二聚光镜下方。
作用:限制照明孔径角。
②物镜光阑。
安装在物镜后焦面。
作用: 提高像衬度；减小孔径角，从而减小像差；进行暗场成像。
透射电子显微镜原理
透射电子显微镜原理
透射电子显微镜（Transmission Electron Microscope，TEM）
是利用电子束取代光束进行观察和研究物质微观结构的高分辨率显微镜。
透射电子显微镜的原理基于电子的波粒二象性。
电子具有很短的波长，远小于可见光的波长，因此可以获得更高的分辨率。
透射电子显微镜利用聚焦和成像系统将电子束聚焦到样品上，并通过样品传输的电子束进行观察。
首先，电子枪产生高能电子束，经过一系列的透镜系统，使电子束变得较为平行和聚焦。
然后，电子束直接照射在样品上。
样品是非晶态薄片或超薄金属晶片，电子束在样品中透射、发生散射或被吸收。
透射的电子被投射到一个投影和透镜系统中。
透射电子显微镜中的投影和透镜系统主要包括两个关键元素：物镜和目镜。
物镜具有较高的放大倍数，将透射的电子束转换为放大的显微图像。
目镜则进一步放大物镜所得到的显微图像，使其可以被人眼观察。
通过调整投影和透镜系统的电位差，可以控制电子束的聚焦、放大和成像效果。
同时，样品本身的性质也会影响到电子束的透射和散射行为，进而影响到显微图像的质量。
透射电子显微镜可以提供非常高的分辨率，在纳米尺度下观察和研究物质的微观结构。
它广泛应用于材料科学、生物学、纳
米技术等领域，在研究和开发新材料、探索生物分子结构以及研究纳米尺度现象方面发挥着重要作用。
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TEM 3000kV
目前用得最多的透射电镜是200kV和300kV的电 镜，高压电镜由于价格高昂，体积庞大，用得很少。
目前，风行于世界的大型电镜，分辨本领为2~3 埃， 电压为100～500kV，放大倍数50~1200000倍。由于材料 研究强调综合分析ห้องสมุดไป่ตู้电镜逐渐增加了一些其它专门仪器 附件，如扫描电镜、扫描透射电镜、X射线能谱仪、电 子能损分析等有关附件，使其成为微观形貌观察、晶体 结构分析和成分分析的综合性仪器，即分析电镜。它们 能同时提供试样的有关附加信息。
日做的有关Ruska工作的学术报告手稿，题目是“阴 极射线示波器的设计及新结构的原理”，在他们的第 一篇论文中也没提到电子显微镜。
就在Knoll 的6 月4 日学术报告的前几天，Rü denberg
代表西门子公司在5月28日向德、法、美等国的专利 局提出了电子显微镜的专利申请。因此Knoll 和
第二章 透射电子显微镜
Transmission Electron Microscopy
用36个氙原子排出“IBM”三个字母
10μm×10μm
AFM针尖对基质Au-Pa合金上的机械 刻蚀，书写了世界上最小的唐诗
2.1 透射电子显微镜发展历史
时间 17世纪 1932年 约20年后 又经过40年 1986年的诺贝 尔物理学奖 德国 Ruska 鲁斯卡 人物 事件 光学显微镜 电子显微镜 电镜成为商品 现代高性能电镜 分辨率 2000Å 500Å 10Å 1Å
1926年德国学者Busch指出“具有轴对称的磁场对电子束起着透
镜的作用，有可能使电子束聚焦成像”，为电子显微镜的制作提 供了理论依据。
1931年，德国学者Knoll及Ruska获得了放大12-17倍的电子光学
系统中的光阑的像，证明可用电子束和电磁透镜得到电子像。但 还不是真正的电子显微镜，因为它没有样品台。
JEM-2010透射电镜
加速电压200KV LaB6灯丝 点分辨率 1.94Å
光源
聚光镜
电子镜
试样 物镜
中间象 目镜
光 学 显 微 镜 和 电 镜 光 路 图 比 较
聚光镜
试样 物镜
中间象
投影镜
毛玻璃 照相底板
观察屏 照相底板
2.2 透射电子显微镜的
基本结构
透射电镜总体上可以分为 三个部分： 1. 电子光学部分：照明
热电子发射型电子枪的灯丝 (a) 钨灯丝(如H-800)；(b)LaB6单晶(如JEM-3010)
B、场发射电子枪 (Field Electron Gun)
如果在金属表面加一个强电场，金属表面的势 垒就会变浅，由于隧道效应，金属内部的电子穿越
势垒从金属表面发射出来，这种现象叫场发射。
场发射由阴极和 两个阳极构成。 第一个阳极主要 使电子发射. 第二个阳极使电 子加速和会聚。
JEM－3010几种光路的对比
第一聚光镜
第二聚光镜
第三聚光镜 光阑 会聚小透镜 （CM透镜） 物镜 前方磁场 试样 后方磁场
2.4 成像系统
4.
采用双聚光镜的优点在于： 扩大了光斑尺寸的变化范围，在不同的模式下， 可以通过改变第一聚光镜的电流，选择所需要的 光斑尺寸； 可以减小试样的照射面积，减少试样的温升； 观察时可以通过改变第二聚光镜电流，改变试样 的照射面积； 由于第二聚光镜为弱透镜，增加了聚光镜和样品 之间的距离，有利于安装聚光镜光阑和束偏转线 圈等附件。
Rü denberg 是一位著名的电子物理学家,除了在西门
子公司任科技部总工程师,还兼任柏林高工电机系教 授。无论在学识、经验和远见方面都很强。
据Rü denberg 及他儿子说，1930 年他的另一个儿子
得了小儿麻痹症，这是由一种过滤性病毒引起的， 受到分辨率的限制,光学显微镜对此无能为力。 Rü denberg 为此曾想到用X射线或电子束制造分辨率 更高的显微镜。
1924年，德国科学家德布罗意指出，任何一种接近光速运动的粒
子都具有波动本质。
1926-1927年，Davisson, Germer, Thompson Reid用电子衍射现象
验证了电子的波动性，发现电子波长比X光还短，从而联想到用 电子射线代替可见光照明样品制作电子显微镜，以克服光波长在 分辨率上的局限性。
系统、成像系统、观 察和记录系统 2. 真空部分：各种真空 泵、显示仪表 3. 电子学部分：各种电 源、安全系统、控制 系统
（1）照明系统（电子
枪、高压发生器和加速管、 照明透镜系统和偏转系统）
（2）成像系统（物镜、
中间镜、投影镜、光阑）
—TEM的核心部分
（3）观察和照相系统 （4）试样台和试样架 （5）真空系统
热场发射电子枪在1800K下工作，不需要定时去除 吸附气体原子。其电流稳定性较佳，所要求的真空度 为10-9(Torr)，要低于冷场发射，但其能量散布比冷场 发射要大3~5倍。
不同电子枪的比较
性能特性 亮度(Q/cm2sr) 光源尺寸 能量发散度 (eV) 真空度(Pa) 温度(K) 发射电流 (μA) 短时间稳定度 长时间稳定度 电流效率 维修 W丝 5×105 50μm 2.3 10-3 2,800 100 1% 1%h 100% 无需 LaB6 5×106 10μm 1.5 10-5 1,800 20 1% 3%h 100% 无需 热FEG 5×108 10-100nm 0.6-0.8 10-7 1,600 20-100 7% 6%h 10% 更换时要 安装几次 贵/容易 冷FEG 5×108 10-100nm 0.3-0.5 10-8 300 20-100 5% 5%/15min 1% 每隔几小时 必须进行一 次闪光处理 贵/复杂
电子枪
试样架 镜筒 EDS探测器 扫描像观察装置
观察室
照相室
操作面板 扫描像 照相机
EELS探测器
2.3 照明系统 (illumination system) 2.3.1 电子枪（electron gun）
电子枪的发射原理与普 通照明用白炙灯的发光原理 基本相同，即通过加热来使 整个枪体来发射电子。 电子枪是产生电子的装置， 位于透射电镜的最上部。电子
（1）冷阴极FEG 将钨的（310）面作为发射极，不加热，在室温下 使用。由于空气不能将热能传给发射出的电子，所以 其能量发散仅为0.3-0.5eV，可以期望它有非常好的能 量分辨率。另一方面，发射是在室温下进行的，在发 射极上会产生残留气体分子的离子吸附，这是产生发 射噪音的主要原因。 伴随吸附分子层的形成，发射电流会逐渐降低， 故必须定期出去吸附分子层，即闪光处理：尖端上瞬 时通过大电流，除去尖端表面吸附分子层。 （2）热阴极FEG
价格/操作性
便宜/简单
便宜/简单
2.3.2 聚光镜系统
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、 孔径半角和束斑大小。
一般电镜至少采用双聚光镜，对于较新的电镜， 很多采用二聚光镜加一个mini聚光镜的模式；甚至有
采用三聚光镜加一个mini聚光镜的情况。
当采用双聚光镜时， 第一聚光镜一般是短焦距强励磁透镜，作用是将 电子枪得到的光斑尽量缩小， 第二聚光镜是长焦距弱透镜，它将第一聚光镜得 到的光源会聚到试样上。 1. 2. 3.
场发射枪的尖端（钨单晶）
射电流和发射表面。
场发射电子枪有2种
冷场发射（Cold Field Emission）
热场发射（Thermal Field Emission）
场发射电子枪所选用的阴极材料必须是高强度材
料，以能承受高电场所加之于阴极尖端的高机械应力， 钨由于具有高的强度而成为较佳的阴极材料。场发射对 真空的要求较高，所以一般来说其价格较昂贵。
他从来没有发表过这方面的论文,在电镜界也不知名。
他从来没做过磁透镜成像工作, 全凭理论推测得出。
对于Rü denberg的电镜专利申请，Knoll 是 有看法的。
因为在1931 年5 月里,Rü denberg 的助手M. Steenbeck
曾去Knoll 的实验室参观。
了解到Ruska的实验结果,并且看到了Knoll 将在6 月4
注意,这个赞词中回避了“发明”电子显微镜这个字眼,
这不是一时马虎,而是深思熟虑的结果。因为西门子公
司的Rü denberg 已在1931.5.28向德、法、美等国的专 利局提出用磁透镜或静电透镜制造电子显微镜的专利 申请(这是第一次出现电子显微镜这个名词) 。
从专利优先角度来看，Rü denberg 应是电镜的发明人。
Ruska 一直不以电镜发明人自居, 而只是说自己是
“引路人” 。在他获得诺贝尔奖后做的诺贝尔演讲的
标题是“电子显微镜的发展与电子显微学”报告中未 用“发明”这个词, 也没提到Rü denberg。
尽管如此, 虽然老Rü denberg 过世,他的两个儿子在美
国还是不断宣传他们父亲在电子物理方面的造诣及远 见。一再说，在他父亲提出电子显微镜这个概念之前， Knoll 及Ruska 一直是在讲阴极射线示波器 。
热发射的电子枪发射表面比较大并且发射电 流难以控制。近来越来越被广泛使用的场发射型 电子枪则没有这一问题。 如图所示，场发射枪的电子 发射是通过外加电场将电子从枪 尖拉出来实现的。由于越尖锐处 枪体的电子脱出能力越大，因此 只有枪尖部位才能发射电子。这 样就在很大程度上缩小了发射表 面。通过调节外加电压可控制发
高分辨电镜的设计分为两类： 一是为生物工作者设计的，具有最佳分辨本领而没有附件； 二是为材料科学工作者设计的，有附件而损失一些分辨能力。 另外，也有些设计，在高分辨时采取短焦距，低分辨时采取长焦距。