透射電子顯微鏡(材料分析方法)

第九章透射電子顯微鏡一、透射電子顯微鏡的結(jié)構(gòu)與成像原理透射電子顯微鏡是以波長極短的電子束作為照明源，用電磁透鏡聚焦成像的一種高分辨本領(lǐng)、高放大倍數(shù)的電子光學(xué)儀器。它由電子光學(xué)系統(tǒng)、電源與控制系統(tǒng)及真空系統(tǒng)三部分組成。電子光學(xué)系統(tǒng)通常稱為鏡筒，是透射電子顯微鏡的核心，它與光路原理與透射光學(xué)顯微鏡十分相似，如圖 1（書上圖9-1）所示。它分為三部分，即照明系統(tǒng)、成像系統(tǒng)和觀察記錄系統(tǒng)。圖1透射顯微鏡構(gòu)造原理和光路（a）透射電子顯微鏡 b）透射光學(xué)顯微鏡）（1、照明源2、陽極3、光闌4、聚光鏡5、樣品6、物鏡7、物鏡光闌8、選區(qū)光闌9、中間鏡10、投影鏡11、熒光屏或照相底片）（一）照明系統(tǒng)照明系統(tǒng)由電子槍、聚光鏡和相應(yīng)的平移對(duì)中、傾斜調(diào)節(jié)裝置組成。其作用是提供一束亮度高、照明孔徑角小、平行度好、束流穩(wěn)定的照明源。為滿足明場(chǎng)和暗場(chǎng)成像需要、照明束可在2?3°范圍內(nèi)傾斜。電子槍是電鏡的照明源，必須有很高的亮度，高分辨率要求電子槍的高壓要高度穩(wěn)定，以減小色差的影響。1、電子槍電子槍是透射電子顯微鏡的電子源，是發(fā)射電子的照明源。常用的是熱陰極三極電子槍，它由發(fā)夾形鎢絲陰極、柵極帽和陽極組成，如圖 2（書上圖 9-2）所示。（發(fā)射電子的陰極燈絲通常用 0.03?0.1mm的鴇絲，做成“V”形。電子槍的第二個(gè)電極是柵極，它可以控制電子束形狀和發(fā)射強(qiáng)度。故有稱為控制極。第三個(gè)極是陽極，它使陰極發(fā)射的電子獲得較高的動(dòng)能，形成定向高速的電子流。陽極又稱加速極，一般電鏡的加速電壓在 35?300kV之間。為了安全，使陽極接地，而陰極處于負(fù)的加速電位。由于熱陰極發(fā)射電子的電流密度隨陰極溫度變化而波動(dòng)，陰極電壓不穩(wěn)定會(huì)影響加速電壓的穩(wěn)定度。為了穩(wěn)定電子束電流，減小電壓的波動(dòng)，在電鏡中采用自偏壓電子槍。）圖a為電子槍的自偏壓回路，負(fù)的高壓直接加在柵極上，而陰極和負(fù)高壓之間因加上一個(gè)偏壓電阻，使柵極和陰極之間有一個(gè)數(shù)百伏的電位差。圖b中反映了陰極、柵極和陽極之間的等位面分布情況。因?yàn)闁艠O比陰極電位值更負(fù)，所以可以用柵極來控制陰極的發(fā)射電子有效區(qū)域。當(dāng)陰極流向陽極的電子數(shù)量加大時(shí)，在偏壓電阻兩端的電位值增加，使柵極電位比陰極進(jìn)一步變負(fù)，由此可以減小燈絲有效發(fā)射區(qū)域的面積，束流隨之減小。若束流因某種原因而減小時(shí)，偏壓電阻兩端的電壓隨之下降，致使柵極和陰極之間的電位接近。此時(shí)，柵極排斥陰極發(fā)射電子的能力減小，束流又可望上升。因此，自偏壓回路可以起到限制和穩(wěn)定束流的作用。由于柵極的電位比陰極負(fù)，所以自陰極端點(diǎn)引出的等位面在空間呈彎曲狀。在陰極和陽極之間的某一地點(diǎn)，電子束會(huì)匯集成一個(gè)交叉點(diǎn)，這就是通常所說的電子源。交叉點(diǎn)處電子束直徑約幾十個(gè)微米。從圖A中看出，自偏壓是由束流本身產(chǎn)生的，自偏壓Ub將正比于束流Ib即：Ub=RIb。這樣如果增加，會(huì)導(dǎo)致偏壓增加，從而抵消束流的增加，這是偏壓電阻引起負(fù)反饋的結(jié)果。它起著限制和穩(wěn)定束流的作用。改變偏壓電阻的大小可以控制電子槍的發(fā)身，當(dāng)電阻R值增大時(shí)，控制極上的負(fù)電位增高，因此控制極排斥電子返回陰極的作用加強(qiáng)。在實(shí)際操作中，一般是給定一個(gè)偏壓電阻后，加大燈絲電流，提高陰極溫度，使束流增加。開始束流隨陰極溫度升高而迅速上升，然后逐漸減慢，在陰極溫度達(dá)到某一數(shù)值時(shí)，束流不再隨燈絲溫度或燈絲電流變化而變化。此值稱為束流飽和點(diǎn)，它是由給定偏壓電子負(fù)反饋?zhàn)饔脕頉Q定的。在這以后再加大燈絲電流，束流不再增加，只能使燈絲溫度升高，縮短燈絲壽命。另一種使束流飽和的方法是固定陰極發(fā)射溫度，即選定一個(gè)燈絲電流值，然后加大偏壓電阻，增大負(fù)偏壓，使束流達(dá)到飽和點(diǎn)。當(dāng)陰極溫度比較高時(shí)，達(dá)到束流飽和所需要的偏壓電阻要小些，當(dāng)偏壓電阻較大時(shí)，達(dá)到飽和所需要的陰極溫度要低些。兩者合理匹配使燈絲達(dá)到飽和點(diǎn)，亮度較高，并能維持較長的燈絲壽命。改變控制偏壓，能顯著影響電子槍內(nèi)靜電場(chǎng)的分布，特別是在陰極附近影響等位面的分布和形狀。零等位面的電位與陰極相同，在控制極與陽極之間靠近控制極并且平行于控制極，在控制極開口處，等位面強(qiáng)烈彎曲，大致沿圓弧與陰極相交，如圖在零等位面的后面場(chǎng)是負(fù)的，無電子發(fā)射，在零電位的前面場(chǎng)是正的，是電子發(fā)射區(qū)。在正電場(chǎng)內(nèi)與陰極透鏡的聚焦作用一樣，電子受到一個(gè)與等位面正交、并指向電位增加方向（即折相軸）的作用力。在控制極開口處及其附近，由于等位面強(qiáng)烈彎曲，折射作用很強(qiáng)，使陰極發(fā)射區(qū)不同部位發(fā)射的電子在陽極附近交叉，然后又分別在像平面上匯聚成一點(diǎn)。電子束交叉處的截面稱為電子束“最小截面”或“電子槍交叉點(diǎn)”。其直徑約為幾十微米，比陰極端部的發(fā)射區(qū)面積要小，但單位面積的電子密度最高。照明電子束從這里發(fā)出去，因此叫電子束的“有效光源”或“虛光源”。所謂光斑的大小是指最小截面的大小，所謂電子束的發(fā)射角是指由此發(fā)出的電子束與主軸的夾角。電子束最小截面一般位橢圓形，這時(shí)由于電子源是一個(gè)彎曲的燈絲，而不是點(diǎn)光源。在最佳偏壓作用下，可以得到電子束發(fā)散角小，光斑小，亮度大的電子束。陽樹4打好1h)圖2電子槍（a）自偏壓回路b）電子槍內(nèi)的等電位面）圖A電子槍示意圖2、聚光鏡聚光鏡用來會(huì)聚電子槍射出的電子束，以最小的損失照明樣品，調(diào)節(jié)照明強(qiáng)度、孔徑角和束斑大小。一般都采用雙聚光鏡系統(tǒng)，如圖3（書上圖9-3）所示。第一聚光鏡是強(qiáng)激磁透鏡，束斑縮小率為10?50倍左右，將電子槍第一交叉點(diǎn)束斑縮小為小1小?5??；而第二聚光鏡是弱激磁透鏡，適焦時(shí)放大倍數(shù)為2倍左右。結(jié)果在樣品平面上可獲得小2pm?10pm的照明電子束斑。（二）成像系統(tǒng)成像系統(tǒng)主要是由物鏡、中間鏡和投影鏡組成。其中物鏡決定于分辨率，其他兩個(gè)透鏡將物鏡所形成的一次放大像進(jìn)一步放大成像。1、物鏡物鏡是用來形成第一幅高分辨電子顯微圖像或電子衍射花樣的透鏡。 透射電子顯微鏡分辨本領(lǐng)的高低主要取決于物鏡。因?yàn)槲镧R的任何缺陷都將被成像系統(tǒng)中其它透鏡進(jìn)一步放大。欲獲得物鏡的高分辨本領(lǐng)，必須盡可能降低像差。通常采用強(qiáng)激磁、短焦距的物鏡，像差小。物鏡是一個(gè)強(qiáng)激磁短焦距的透鏡（f=1?3mm）,它的放大倍數(shù)較高，一般為100?300倍。目前，高質(zhì)量的物鏡其分辨率可達(dá)0.1nm左右。物鏡的分辨率主要決定于極靴的形狀和加工精度。 一般來說，極靴的內(nèi)孔和上下極靴之間的距離越小，物鏡的分辨率就越高。為了減小物鏡的球差，往往在物鏡的后焦面上安放一個(gè)物鏡光闌。物鏡光闌不僅具有減小球差、像散和色差的作用，而且可以提高圖像的襯度。物鏡光闌位于后焦面位置上時(shí)，可以方便地進(jìn)行暗場(chǎng)及衍襯成像操作。在用電子顯微鏡進(jìn)行圖像分析時(shí)，物鏡和樣品之間的距離總是固定不變的（即

物距Li不變）。因此改變物鏡放大倍數(shù)進(jìn)行成像時(shí)，主要是改變物鏡的焦距和像距（即f和L2）來滿足成像條件。2、中間鏡中間鏡是一個(gè)弱激磁的長焦距變倍透鏡，可在0?20倍范圍調(diào)節(jié)。當(dāng)放大倍數(shù)大于1時(shí)，用來進(jìn)一步放大物鏡像；當(dāng)放大倍數(shù)小于 1時(shí)，用來縮小物鏡像。在電鏡操作過程中，主要是利用中間鏡的可變倍率來控制電鏡的總放大倍數(shù)。如果物鏡的放大倍數(shù)Mo=100,投影鏡的放大倍數(shù)Mp=100,則中間鏡放大倍數(shù)Mi=20時(shí)，總放大倍數(shù)M=100X20X100=200000倍。若Mi=1,則總放大倍數(shù)為10000倍。如果Mi=1/10,則總放大倍數(shù)僅為1000倍。在一般情況下，電鏡高倍率在104?2X105之間，當(dāng)中間鏡放大倍率M1<1時(shí)。得到試樣低倍率圖像（幾百到1萬倍），此時(shí)中間鏡成像電子束將產(chǎn)生桶形畸變，可以由投影鏡的枕形畸變抵消一大部分，仍然可以獲得畸變不大的低放大倍率像。如果把中間鏡的物平面和物鏡的像平面重合，則在熒光屏上得到一幅放大像，這就是電子顯微鏡中的成像操作，如圖 4a（書上圖9-4a）所示；如果把中間鏡的物平面和物鏡的背焦面重合，則在熒光屏上得到一幅電子衍射花樣，這就是透射電子顯微鏡中的電子衍射操作，圖4b所示。圖4成像系統(tǒng)光路（a）高倍放大b）電子衍射）3、投影鏡投影鏡的作用是把經(jīng)中間鏡放大（或縮?。┑亩蜗瘢ɑ螂娮友苌浠樱┻M(jìn)一步放大，并投影到熒光屏上，它與物鏡一樣，是一個(gè)短焦距的強(qiáng)磁透鏡。投影鏡的

激磁電流是固定的，因?yàn)槌上耠娮邮M(jìn)入投影鏡時(shí)孔徑角很?。s 10—5rad）,因此它的景深和焦長都非常大。即使改變中間鏡的放大倍數(shù)，使顯微鏡的總放大倍數(shù)有很大的變化，也不會(huì)影響圖像的清晰度。有時(shí)，中間鏡的像平面還會(huì)出現(xiàn)一定的位移，由于這個(gè)位移距離仍處于投影鏡的景深范圍之內(nèi)，因此，在熒光屏上的圖像依舊是清晰的。對(duì)投影鏡精度的要求不像物鏡那么嚴(yán)格，因?yàn)樗皇前盐镧R形成的像做第三次放大。對(duì)中間鏡的精度要求較高，它的像差雖然不是影響儀器分辨率的主要因素，但它影響衍射譜的質(zhì)量，因此也配有消像散器，投影鏡的像差主要表現(xiàn)在低放大倍率時(shí)的畸變。目前，高性能的透射電子顯微鏡大都采用5級(jí)透鏡放大，即中間鏡和投影鏡有兩級(jí)，分第一中間鏡和第二中間鏡，第一投影鏡和第二投影鏡。3） h）圖5JEM-2101F透射電鏡鏡筒剖面圖a）與真空系統(tǒng)的配置b）（1、電子槍2、第一聚光鏡3、第二聚光鏡4、聚光鏡光闌5、測(cè)角儀6、樣品臺(tái)7、

物鏡8、選區(qū)光闌9、雙目光學(xué)顯微鏡10、觀察窗口11、照相室12、大熒光屏13、小熒光

屏14、投影鏡15、中間鏡16、物鏡光闌17、加速管18、電子槍室19、加速管20、中間

室21、閥門122、樣品室23、閥門224、觀察室）（三）觀察記錄系統(tǒng)觀察和記錄裝置包括熒光屏和照明機(jī)構(gòu)，在熒光屏下面放置一個(gè)可以自動(dòng)換片的照相暗盒。照相時(shí)只要把熒光屏掀往一側(cè)垂直豎起，電子束即可使照相底片曝光。由于透射電子顯微鏡的焦長很長，顯然熒光屏和底片之間有數(shù)厘米的間距，但仍能得到清晰的圖像。通常采用在暗室操作情況下人眼較敏感的、發(fā)綠光的熒光物質(zhì)來涂制熒光屏。這樣有利于高放大倍數(shù)、低亮度圖像的聚焦和觀察。電子感光片是一種對(duì)電子束曝光敏感、顆粒度很小的溴化物乳膠底片，它是一種紅色盲片。由于電子與乳膠相互作用比光子強(qiáng)得多，照相曝光時(shí)間很短，只需幾秒鐘。早期的電子顯微鏡用手動(dòng)快門，構(gòu)造簡單，但曝光不均勻。新型電子顯微鏡均采用電磁快門，與熒光屏動(dòng)作密切配合，動(dòng)作迅速，曝光均勻；有的還裝有自動(dòng)曝光裝置，根據(jù)熒光屏上圖像的亮度，自動(dòng)地確定曝光所需時(shí)間。如果配上適當(dāng)?shù)仉娮泳€路，還可以實(shí)現(xiàn)拍片自動(dòng)記數(shù)。電子顯微鏡工作時(shí)，整個(gè)電子通道都必須置于真空系統(tǒng)之內(nèi)。新式的電子顯微鏡中電子槍、鏡筒和照相室之間都裝有氣閥，各部分都可單獨(dú)地抽真空和單獨(dú)放氣，因此，在更換燈絲、清洗鏡筒和更換底片時(shí)，可不破壞其它部分的真空狀態(tài)（圖5（書上圖9-6））。（四）真空系統(tǒng)在電鏡中，凡是電子運(yùn)行的區(qū)域都要求有盡可能高的真空度。沒有良好的真空，電鏡就不能進(jìn)行正常工作。這時(shí)因?yàn)楦咚匐娮优c氣體分子相遇，互相作用導(dǎo)致隨機(jī)電子散射，引起“炫光”和消弱像的襯度；電子槍會(huì)發(fā)生電離和放電，引起電子束不穩(wěn)定或“閃爍”；殘余氣體腐蝕燈絲，縮短燈絲壽命，而且會(huì)嚴(yán)重污染樣品，特別在高分辨率拍照時(shí)更為嚴(yán)重。基于上述原因，電鏡真空度越高越好，考慮到高壓穩(wěn)定度和防止污染，一般要求樣品室真空度為 1.33X10—2?1.33X103Pa,這稱為高真空。而低真空是1.33X103?1.33Pa,極高真空是指1.33X10一4?1.33X10一7Pa,超高真空是指1.33X10-7Pa的壓力。目前普通電鏡獲得的最高真空度為1.33X105Pa。獲得高真空，一般采用兩級(jí)串聯(lián)抽真空的方法。首先由旋轉(zhuǎn)機(jī)械泵從大氣壓獲得低真空（1.33Paj）第二步是用油擴(kuò)散泵，利用快速運(yùn)動(dòng)的油分子的動(dòng)能在一個(gè)方向上帶走較輕的空氣分子或水蒸氣分子，從而達(dá)到高真空（ 1.33X104Pa）。（五）電源系統(tǒng)電鏡需要兩個(gè)獨(dú)立的電源：一是使電子加速的小電流高壓電源；二是使電子束聚焦與成像的大電流低壓磁透鏡電源。在像的觀察和記錄時(shí)，要求電壓有足夠高的穩(wěn)定性。無論高壓或透鏡電流的任何波動(dòng)都會(huì)引起像的移動(dòng)和像平面的變化，從而降低分辨率，所以電源要穩(wěn)定，在照相底片曝光時(shí)間內(nèi)最大透鏡電流和高壓波動(dòng)引起的分辨率下降要小于物鏡的極限分辨率。對(duì)電壓和電流穩(wěn)定度的嚴(yán)格要求是為了消除像差，如前所述，加速電壓變化會(huì)導(dǎo)致電子波長變化，色差加大。高壓波動(dòng)還會(huì)使圖像圍繞“電壓中心”呈輻狀擴(kuò)大或縮小，因此拍出的照片必然是邊緣模糊中心清楚。透鏡勵(lì)磁電流變化引起焦距的變化，使像模糊，難于聚焦清晰。由于電子通過透鏡時(shí)發(fā)生旋轉(zhuǎn)，因此埋在成像透鏡電流波動(dòng)時(shí)，像必然圍繞“電流中心”旋轉(zhuǎn)。這時(shí)拍照的圖像也是中心清晰邊緣模糊。電源系統(tǒng)可分為下面6個(gè)部分：1、安全系統(tǒng)；2、總調(diào)壓變壓器；3、真空電源系統(tǒng)；4、透鏡電源系統(tǒng)；5、高壓電源系統(tǒng)；6、輔助電源系統(tǒng)。二、主要部件的結(jié)構(gòu)與工作原理（一）樣品平移與傾斜裝置（樣品臺(tái)）透射電子顯微鏡樣品既小又薄，通常需用一種有許多網(wǎng)孔（如 0.075mm方孔或圓孔）、外徑3mm的樣品銅網(wǎng)來支持，如圖6（書上圖9-7）所示。樣品臺(tái)的作用是承載樣品，并使樣品能在物鏡極靴孔內(nèi)平移、傾斜、旋轉(zhuǎn)，以選擇感興趣的樣品區(qū)域或位向進(jìn)行觀察分析。同 h}圖6樣品銅網(wǎng)放大像（a）方孔b）圓孔）對(duì)樣品臺(tái)的要求是非常嚴(yán)格的。首先必須使樣品銅網(wǎng)牢固地夾持在樣品座中并保持良好的熱、電接觸，減小因電子照射引起的熱或電荷堆積而產(chǎn)生樣品的損傷或圖像漂移。平移是任何樣品臺(tái)最基本的動(dòng)作，通常在兩個(gè)相互垂直方向上樣品平移最大值為±1mm,以確保樣品銅網(wǎng)上大部分區(qū)域都能觀察到；樣品移動(dòng)機(jī)構(gòu)要有足夠的機(jī)械精度，無效行程應(yīng)盡可能小?？偠灾?，在照相曝光期間，樣品圖像的漂移量應(yīng)小于相應(yīng)情況下顯微鏡像的分辨率。在電鏡下分析薄晶體樣品的組織結(jié)構(gòu)時(shí)，應(yīng)對(duì)它進(jìn)行三維立體的觀察，即不僅要求樣品能平移以選擇視野，而且必須使樣品相對(duì)于電子束照射方向作有目的的傾斜，以便從不同方位獲得各種形貌和晶體學(xué)的信息。 新式的電子顯微鏡常配備精度很高的樣品傾斜裝置。重點(diǎn)討論晶體結(jié)構(gòu)分析中用的最普遍的傾斜裝置一側(cè)插式傾斜裝置。所謂“側(cè)插”就是樣品桿從側(cè)面進(jìn)入物鏡極靴中去的意思。傾斜裝置由兩個(gè)部分組成，見圖7（書上圖9-8）。主體部分是一個(gè)圓柱分度盤，它的水平軸線x-x和鏡筒的中心線z垂直相交，水平軸就是樣品臺(tái)的傾斜軸，樣品傾斜時(shí)，傾斜的度數(shù)可直接在分度盤上讀出。主體以外部分是樣品桿，它的前端可裝載銅網(wǎng)夾持樣品或直接裝載直徑為3mm的圓片狀薄晶體樣品。樣品桿沿圓柱分度盤的中間孔插入鏡

筒，使圓片樣品正好位于電子束的照射位置上。分度盤是由帶刻度的兩端圓柱體組成，其中一段圓柱I的一個(gè)端面和鏡筒固定，另一段圓柱R可以繞傾斜軸線旋轉(zhuǎn)。圓柱R繞傾斜軸旋轉(zhuǎn)時(shí)，樣品桿也跟著轉(zhuǎn)動(dòng)。如果樣品上的觀察點(diǎn)正好和圖中兩軸線的交點(diǎn)O重合時(shí)，則樣品傾斜時(shí)觀察點(diǎn)不會(huì)移到視域外面去。為了使樣品上所有點(diǎn)都能有機(jī)會(huì)和交點(diǎn)O重合，樣品桿可以通過機(jī)械傳動(dòng)裝置在圓柱刻度盤II的中間孔內(nèi)作適當(dāng)?shù)乃揭苿?dòng)和上下調(diào)整。圖7側(cè)插式樣品傾斜裝置有的樣品桿本身還帶有使樣品傾斜或原位旋轉(zhuǎn)的裝置。這些樣品桿和傾斜樣品臺(tái)組合在一起就是側(cè)插式雙傾樣品臺(tái)和單傾旋轉(zhuǎn)樣品臺(tái)。目前雙傾樣品臺(tái)是最常用的，它可以使樣品沿x軸和y軸旋轉(zhuǎn)±60°。在晶體結(jié)構(gòu)分析中，利用樣品傾斜和旋轉(zhuǎn)裝置可以測(cè)定晶體的位向、相變時(shí)的慣習(xí)面以及相的方位等。（二）電子束傾斜與平移裝置新式的電子顯微鏡都帶有電磁偏轉(zhuǎn)器，利用電磁偏轉(zhuǎn)器可以使入射電子束平移和傾斜。2）圖8電子束平移和傾斜的原理圖（a）平移b）傾斜）圖8（書上圖8-9）為電子束平移和傾斜的原理圖，圖中上、下兩個(gè)偏轉(zhuǎn)線圈是聯(lián)動(dòng)的，如果上、下偏轉(zhuǎn)線圈偏轉(zhuǎn)的角度相等但方向相反，電子束會(huì)進(jìn)行平移運(yùn)動(dòng)，見圖a。如果上偏轉(zhuǎn)線圈使電子束順時(shí)針偏轉(zhuǎn) 8角，下偏轉(zhuǎn)線圈使電子束逆時(shí)針偏轉(zhuǎn)8+B角，則電子束相對(duì)于原來的方向傾斜了B角，而入射點(diǎn)的位置不變，見圖bo利用電子束原位傾斜可以進(jìn)行所謂中心暗場(chǎng)成像操作。（三）消像散器消像散器可以是機(jī)械的，也可以是電磁式的。機(jī)械式的是在電磁透鏡的磁場(chǎng)周圍放置幾塊位置可以調(diào)節(jié)的導(dǎo)磁體，用它們來吸引一部分磁場(chǎng)，把固有的橢圓形磁場(chǎng)校正成接近旋轉(zhuǎn)對(duì)稱的磁場(chǎng)。電磁式的是通過電磁極間的吸引和排斥來校正橢圓形磁場(chǎng)的，見圖9（書上圖8-10）。圖中兩組四對(duì)電磁體排列在透鏡磁場(chǎng)的外圍，每對(duì)電磁體均采取同極相對(duì)的安置方式。通過改變這兩組電磁體激磁強(qiáng)度和磁場(chǎng)的方向，就可以把固有的橢圓形磁場(chǎng)校正成旋轉(zhuǎn)對(duì)稱磁場(chǎng)，起到了消除像散的作用。消像散器一般都安裝在透鏡的上、下極靴之間。圖9電磁式消像散器示意圖（四）光闌在透射電子顯微鏡中有三種主要光闌，它們是聚光鏡光闌、物鏡光闌和選區(qū)光闌。1、聚光鏡光闌聚光鏡光闌的作用是限制照明孔徑角。在雙聚光鏡系統(tǒng)中，光闌常裝在第二聚光鏡的下方。光闌孔的直徑為20?400pm。作一般分析觀察時(shí)，聚光鏡的光闌孔直徑可用200?300pm,若作微束分析時(shí)，則應(yīng)采用小孔徑光闌。2、物鏡光闌物鏡光闌又稱為襯度光闌，通常它被安放在物鏡的后焦面上。常用物鏡光闌孔的直徑是20?120pm范圍。電子束通過薄膜樣品后會(huì)產(chǎn)生散射和衍射。散射角（或衍射角）較大的電子被光闌擋住，不能繼續(xù)進(jìn)入鏡筒成像，從而就會(huì)在像平面上形成具有一定襯度的圖像。光闌孔越小，被擋去的電子越多，圖像的襯度就越大，這就是物鏡光闌又叫作襯度光闌的原因。加入物鏡光闌使物鏡孔徑角減小，能減小像差，得到質(zhì)量較高的顯微圖像。物鏡光闌的另一個(gè)主要作用是在后焦面上套取衍射束的斑點(diǎn)（即副焦點(diǎn)）成像，這就是所謂暗場(chǎng)像。利用明暗場(chǎng)顯微照片的對(duì)照分析，可以方便地進(jìn)行物相鑒定和缺陷分析。物鏡光闌都用無磁性的金屬（珀等）制造。由于小光闌孔很容易受到污染，高性能的電鏡中常用抗污染光闌或稱自潔光闌，它的結(jié)構(gòu)如圖 10（書上圖8-11）。這種光闌常做成四個(gè)一組，每個(gè)光闌孔的周圍開有縫隙，使光闌孔受電子束照射后熱量不易散出。由于光闌孔常處于高溫狀態(tài)，污染物就不易沉積上去。四個(gè)一組的光闌孔被安裝在一個(gè)光闌桿的支架上，使用時(shí)，通過光闌桿的分擋機(jī)構(gòu)按需要依次插入，使光闌孔中心位于電子束的軸線上（光闌中心和主焦點(diǎn)重合） 。圖10抗污染光闌3、選區(qū)光闌選區(qū)光闌有稱場(chǎng)限光闌或視場(chǎng)光闌。為了分析樣品上的一個(gè)微小區(qū)域，應(yīng)該在樣品上放一個(gè)光闌，使電子束只能通過光闌孔限定的微區(qū)。對(duì)這個(gè)微區(qū)進(jìn)行衍射分析叫做選區(qū)衍射。由于樣品上待分析的微區(qū)很小，一般是微米數(shù)量級(jí)。制作這樣大小的光闌孔在技術(shù)上還有一定的困難，加之小光闌孔極易污染，因此，選區(qū)光闌一般都放在物鏡的像平面位置。這樣布置達(dá)到的效果與光闌放在樣品平面處是完全一樣的。但光闌孔的直徑就可以做的比較大。如果物鏡放大倍數(shù)是 50倍，則一個(gè)直徑等于50pm的光闌就可以選擇樣品上直徑為1pm的區(qū)域。選區(qū)光