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透射掃描電子顯微鏡是一種結(jié)合了透射電子顯微鏡和掃描電子顯微鏡特點(diǎn)的復(fù)合型顯微鏡，能夠通過掃描樣品并透射電子束來獲得高分辨率的樣品圖像，廣泛應(yīng)用于材料科學(xué)、納米技術(shù)、生物學(xué)等領(lǐng)域。
透射掃描電子顯微鏡的基本工作原理，包括以下幾個(gè)方面：
1、電子束的生成與加速
其工作始于電子源的產(chǎn)生。通常采用場發(fā)射槍或熱陰極電子槍（如鎢絲或LaB6）來生成電子。電子源產(chǎn)生的電子被加速，通常加速電壓在幾十千伏（kV）到幾百千伏之間，這些高能電子可以穿透大多數(shù)物質(zhì)。電子束經(jīng)過加速后，會進(jìn)入柱系統(tǒng)。
2、電子束聚焦與掃描
在電子束進(jìn)入柱系統(tǒng)后，它首先通過一系列電磁透鏡進(jìn)行聚焦。聚焦后的電子束非常細(xì)小，直徑可以達(dá)到納米級別。電子束的掃描是其特點(diǎn)，掃描是通過逐點(diǎn)激發(fā)樣品進(jìn)行的。在掃描過程中，電子束依次沿著樣品表面按照一定的順序掃描，并且每掃描一遍，便收集該位置反射或透過的電子信號。
3、樣品與電子束相互作用
在透射掃描電子顯微鏡中，電子束與樣品的相互作用決定了圖像的形成。當(dāng)高能電子束照射到樣品上時(shí)，樣品會發(fā)生不同程度的散射，部分電子會透射穿過樣品，而另一部分則會被反射或散射。透射的電子攜帶了關(guān)于樣品微觀結(jié)構(gòu)的信息，因此它們將被用來形成圖像。
4、信號的探測與圖像重建
關(guān)鍵技術(shù)之一是高效的信號探測系統(tǒng)。通過一組探測器，系統(tǒng)可以接收到透過樣品的電子束的信號。這些信號會被轉(zhuǎn)換成電信號，并經(jīng)過放大和處理，最終生成圖像。在成像過程中，探測到的每個(gè)信號點(diǎn)都代表了電子束掃描到的樣品位置的特定信息。
透射掃描電子顯微鏡是一種高精度、高分辨率的顯微鏡，通過掃描電子束與樣品的相互作用，結(jié)合透射電子信號的采集與處理，能夠提供表面和內(nèi)部結(jié)構(gòu)的詳細(xì)圖像。它將透射電子顯微鏡與掃描電子顯微鏡的優(yōu)勢結(jié)合在一起，適用于多個(gè)研究領(lǐng)域，是探索微觀世界重要的工具。
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