透射电镜的成像原理

2016-05-20技术资料

透射电镜的成像原理

     阿贝首先提出了相干成像的一个新原理,即衍射谱 (傅立叶变换)和两次衍射成像的概念,并用傅立叶变换来阐明显微镜成像的机制。1906  年波特以一系列试验证实了阿贝成像原理。透射电镜中的成像原理就是利用阿贝成像原理。

    根据光学中的阿贝成像理论,当一平行光束照射到具有周期结构特点的物样时会产生衍射现 ,如图2-10(b) 所示。除零级衍射束(即透射束)外,还有各级衍射束,经过透镜L(物镜)的聚焦作用,在其后焦面上形成衍射振幅的极大值,如图中的S2ˊ,S 1ˊ,S 0,S 1,S 2 …… 等各级衍射谱,每一个振幅极大值又可看成为次级相干波源,由它们发出的次级波在像平面上相干成像。图中像平面上的I 1       ,I 0   及I 1   ˊ就是周期结构物点O 1  ,O 0   和O 1    ˊ的像。这样阿贝的透镜衍射成像可分为两个过程:一是平行光束受到具有周期特点物样的散射作用形成各级衍射谱,即物的信息通过衍射谱呈现出来;二是各级衍射波通过干涉重新在像平面上形成反映物特征的像。显然,这要求从物样同一点出发的各级衍射波在经过上述两个过程后必须在像平面上汇聚为一点,图中,从O 1发出的各级衍射波最后在像平面上I1点成像;而从物样不同点发出的同级平行散射波经过透镜后都聚焦到后焦面上的同一点,只有这样才能形成反映物样特点的传统意义的像。参与成像的次级波越多,叠加的像越与物接近。

    在电子显微镜中,用电子束代替平行入射光束,用薄膜状的样品代替周期性结构物体,就可重复以上衍射过程。在透射电子显微镜中,物镜在像平面形成的一次放大像往往要由中间镜与投影镜再做两次放大投射到荧光屏上,这称为物的三级放大像。改变中间镜的电流,使中间镜的物平面从一次像平面移到物镜的后焦面,可得到衍射谱。若让中间镜的物面从后焦面向下移到一次像平面,就可得到像。这就是为什么透射电镜既能得到衍射谱又能观察像的原因。