透射掃描電子顯微鏡是一種高分辨率的顯微鏡，能夠觀察納米級別的物質結構及原子級別的細節(jié)。它利用電子束而非光束進行成像，使得其分辨率比光學顯微鏡高得多。
透射掃描電子顯微鏡的工作原理基于電子的波粒二象性和物質對電子的相互作用。下面是它的主要工作原理：
1、電子源：使用一種叫做熱陰極的發(fā)射電子源產生電子束。該電子源通常由鎢絲構成，當鎢絲加熱到高溫度時，會發(fā)射出高速電子。
2、準直系統(tǒng)：電子束離開電子源后，經過準直系統(tǒng)中的準直器和孔徑，使電子束變得平行且緊湊。準直系統(tǒng)有助于控制電子束的直徑和數(shù)量。
3、透射樣品：準直的電子束通過透射樣品，即待觀察的樣品。透射樣品通常被制成極薄的切片，以保證電子束可以穿透并與樣品內部的原子或結構相互作用。
4、透射模式：當電子束穿過樣品時，會發(fā)生散射、吸收和透射等相互作用。大部分電子經過樣品而沒有發(fā)生散射或吸收，被稱為透射電子。
5、透射像：透射電子通過樣品后，進入投影透鏡系統(tǒng)。投影透鏡系統(tǒng)由一組磁場產生的透鏡構成，用于聚焦透射電子并形成投影透射像。這些透射電子通過透射樣品的不同區(qū)域時，會根據(jù)樣品內部的結構和性質發(fā)生不同程度的散射，從而形成具有細節(jié)信息的透射像。
6、探測器：透射像被定向到特定的探測器上進行捕捉和記錄。常用的探測器是熒光屏和攝像機，可以將透射像轉化為可見的圖像。還配備了數(shù)字圖像采集系統(tǒng)，使得可以獲取高分辨率的數(shù)字圖像，并進行后續(xù)處理和分析。
7、分辨率和對比度：分辨率取決于多種因素，包括電子束的波長、透射樣品的制備質量以及透射像的捕捉和處理。對比度取決于樣品的厚度、密度和原子序數(shù)等因素。
通過以上步驟，透射掃描電子顯微鏡能夠獲得高分辨率的顯微圖像，使得研究人員能夠觀察到物質的微觀結構，包括晶體結構、原子排列和缺陷等細節(jié)信息。這使得其在材料科學、生物學、納米科學以及其他許多領域中成為一種非常強大的工具。
