透過型電子顕微鏡の動作原理と使用方法
透過型電子顕微鏡（TEM）では、光学顕微鏡では見ることができない{{0}}.2 um未満の微細構造を見ることができます。これらの構造は、サブミクロ構造または超ミクロ構造と呼ばれます。これらの構造を見るには、顕微鏡の解像度を向上させるために、光源の波長をより短くする必要があります。1932年にルスカは透過型電子顕微鏡の光源として電子ビームを発明しました。電子ビームの波長は可視光線や紫外線の波長よりもはるかに短く、電子ビームの波長と電子ビームの放出電圧の平方根は反比例します。つまり、電圧が高いほど波長が短くなります。現在、TEMの分解能は最大0.2nmです。
透過型電子顕微鏡の動作原理は、電子銃から放出された電子ビームが真空チャネル内で鏡体の光軸に沿ってコンデンサーミラーを通過し、コンデンサーミラーを通してシャープで明るく均一なビームに収束され、サンプルチャンバー内のサンプルに照射されます。サンプルを通過した後、電子ビームはサンプルの内部構造情報を運び、サンプルが密なほど通過する電子の量が少なく、疎な場所を通過する電子の量が多くなります。対物レンズが収束した後、フォーカスと一次拡大が行われ、電子ビームは下層の中間レンズと第 1、第 2 投影ミラーに入り、統合された拡大イメージングを行い、最終的に拡大された電子画像が観察室の蛍光板に投影されます。蛍光板は、ユーザーが観察できるように電子画像の可視画像に変換されます。このセクションでは、各システムの主な構造と原理について説明します。
透過型電子顕微鏡の撮像原理は、次の 3 つのケースに分けられます。
1. 吸収の様相: 電子がサンプルの質量、密度に衝突するとき、主な相形成効果は散乱効果です。サンプル上の質量の厚さの場所では、電子の散乱角度が大きく、通過する電子が少なくなり、明るさが暗くなります。初期の透過型電子顕微鏡はこの原理に基づいていました。
2. 回折像：電子線がサンプルによって回折された後、サンプルの異なる位置での回折波の振幅分布は、サンプル内の結晶の各部分の異なる回折能力に対応します。結晶欠陥がある場合、欠陥部分の回折能力は無傷領域の回折能力と異なり、回折波の振幅分布が不均一になり、結晶欠陥の分布を反映します。
3. 位相画像：サンプルが 100Å 以下と薄い場合、電子はサンプルを通過でき、波の振幅の変化は無視でき、位相変化から画像化されます。
