透射扫描电子显微镜的基本工作原理

来源：北京欧波同光学技术有限公司 2025年02月17日 09:32

　　透射扫描电子显微镜是一种结合了透射电子显微镜和扫描电子显微镜特点的复合型显微镜，能够通过扫描样品并透射电子束来获得高分辨率的样品图像，广泛应用于材料科学、纳米技术、生物学等领域。

　　透射扫描电子显微镜的基本工作原理，包括以下几个方面：

　　1、电子束的生成与加速

　　其工作始于电子源的产生。通常采用场发射枪或热阴极电子枪（如钨丝或LaB6）来生成电子。电子源产生的电子被加速，通常加速电压在几十千伏（kV）到几百千伏之间，这些高能电子可以穿透大多数物质。电子束经过加速后，会进入柱系统。

　　2、电子束聚焦与扫描

　　在电子束进入柱系统后，它首先通过一系列电磁透镜进行聚焦。聚焦后的电子束非常细小，直径可以达到纳米级别。电子束的扫描是其特点，扫描是通过逐点激发样品进行的。在扫描过程中，电子束依次沿着样品表面按照一定的顺序扫描，并且每扫描一遍，便收集该位置反射或透过的电子信号。

　　3、样品与电子束相互作用

　　在透射扫描电子显微镜中，电子束与样品的相互作用决定了图像的形成。当高能电子束照射到样品上时，样品会发生不同程度的散射，部分电子会透射穿过样品，而另一部分则会被反射或散射。透射的电子携带了关于样品微观结构的信息，因此它们将被用来形成图像。

　　4、信号的探测与图像重建

　　关键技术之一是高效的信号探测系统。通过一组探测器，系统可以接收到透过样品的电子束的信号。这些信号会被转换成电信号，并经过放大和处理，最终生成图像。在成像过程中，探测到的每个信号点都代表了电子束扫描到的样品位置的特定信息。

　　透射扫描电子显微镜是一种高精度、高分辨率的显微镜，通过扫描电子束与样品的相互作用，结合透射电子信号的采集与处理，能够提供表面和内部结构的详细图像。它将透射电子显微镜与扫描电子显微镜的优势结合在一起，适用于多个研究领域，是探索微观世界重要的工具。

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