基本介紹
- 中文名：透射電子顯微鏡
- 外文名：Transmission Electron Microscope
- 簡稱：TEM
- 發明人物：E.Ruska
簡介,大型透射電鏡,低壓透射電鏡,冷凍電鏡,歷史,解析度改進,進一步研究,背景知識,電子,電子源,電子光學設備,成像設備,結構原理,成像方式,對比度信息,亮場,衍射對比度,電子能量損失,相襯技術,衍射模式,TEM成像原理,TEM系統組件,照明系統,電子槍（electronic gun）,聚光鏡（condonser lens）,成像系統,樣品室（specimen room ）,物鏡（object lens）,中間鏡和投影鏡,觀察記錄,觀察室,照相室,陰極射線管（CRT）顯示器,真空系統,機械泵（旋轉泵）,油擴散泵,調校系統,消像散器,束取向調整器及合軸,光闌,操作步驟,樣品製備,套用,
簡介
電子顯微鏡與光學顯微鏡的成像原理基本一樣，所不同的是前者用電子束作光源，用電磁場作透鏡。另外，由於電子束的穿透力很弱，因此用於電鏡的標本須製成厚度約50nm左右的超薄切片。這種切片需要用超薄切片機（ultramicrotome）製作。電子顯微鏡的放大倍數最高可達近百萬倍、由照明系統、成像系統、真空系統、記錄系統、電源系統5部分構成，如果細分的話：主體部分是電子透鏡和顯像記錄系統，由置於真空中的電子槍、聚光鏡、物樣室、 物鏡、衍射鏡、中間鏡、 投影鏡、螢光屏和照相機。
電子顯微鏡是使用電子來展示物件的內部或表面的顯微鏡。高速的電子的波長比可見光的波長短（波粒二象性），而顯微鏡的解析度受其使用的波長的限制，因此電子顯微鏡的理論解析度（約0.1納米）遠高於光學顯微鏡的解析度（約200納米）。
透射電子顯微鏡（Transmission electron microscope，縮寫TEM），簡稱透射電鏡，是把經加速和聚集的電子束投射到非常薄的樣品上，電子與樣品中的原子碰撞而改變方向，從而產生立體角散射。散射角的大小與樣品的密度、厚度相關，因此可以形成明暗不同的影像，影像將在放大、聚焦後在成像器件（如螢光屏、膠片、以及感光耦合組件）上顯示出來。
由於電子的德布羅意波長非常短，透射電子顯微鏡的解析度比光學顯微鏡高的很多，可以達到0.1～0.2nm，放大倍數為幾萬～百萬倍。因此，使用透射電子顯微鏡可以用於觀察樣品的精細結構，甚至可以用於觀察僅僅一列原子的結構，比光學顯微鏡所能夠觀察到的最小的結構小數萬倍。TEM在中和物理學和生物學相關的許多科學領域都是重要的分析方法，如癌症研究、病毒學、材料科學、以及納米技術、半導體研究等等。
在放大倍數較低的時候，TEM成像的對比度主要是由於材料不同的厚度和成分造成對電子的吸收不同而造成的。而當放大率倍數較高的時候，複雜的波動作用會造成成像的亮度的不同，因此需要專業知識來對所得到的像進行分析。通過使用TEM不同的模式，可以通過物質的化學特性、晶體方向、電子結構、樣品造成的電子相移以及通常的對電子吸收對樣品成像。
第一台TEM由馬克斯·克諾爾和恩斯特·魯斯卡在1931年研製，這個研究組於1933年研製了第一台解析度超過可見光的TEM，而第一台商用TEM於1939年研製成功。
大型透射電鏡
大型透射電鏡（conventional TEM）一般採用80-300kV電子束加速電壓，不同型號對應不同的電子束加速電壓，其解析度與電子束加速電壓相關，可達0.2-0.1nm，高端機型可實現原子級分辨。
低壓透射電鏡
低壓小型透射電鏡（Low-Voltage electron microscope, LVEM）採用的電子束加速電壓（5kV）遠低於大型透射電鏡。較低的加速電壓會增強電子束與樣品的作用強度，從而使圖像襯度、對比度提升，尤其適合高分子、生物等樣品；同時，低壓透射電鏡對樣品的損壞較小。
解析度較大型電鏡低，1-2nm。由於採用低電壓，可以在一台設備上整合透射電鏡、掃描電鏡與掃描透射電鏡
冷凍電鏡
冷凍電鏡（Cryo-microscopy）通常是在普通透射電鏡上加裝樣品冷凍設備，將樣品冷卻到液氮溫度（77K），用於觀測蛋白、生物切片等對溫度敏感的樣品。通過對樣品的冷凍，可以降低電子束對樣品的損傷，減小樣品的形變，從而得到更加真實的樣品形貌。
歷史
恩斯特·阿貝最開始指出，對物體細節的解析度受到用於成像的光波波長的限制，因此使用光學顯微鏡僅能對微米級的結構進行放大觀察。通過使用由奧古斯特·柯勒和莫里茨·馮·羅爾研製的紫外光顯微鏡，可以將極限解析度提升約一倍。然而，由於常用的玻璃會吸收紫外線，這種方法需要更昂貴的石英光學元件。當時人們認為由於光學波長的限制，無法得到亞微米解析度的圖像。
第一部實際工作的TEM
第一部實際工作的TEM1858年，尤利烏斯·普呂克認識到可以通過使用磁場來使陰極射線彎曲。這個效應早在1897年就由曾經被費迪南德·布勞恩用來製造一種被稱為陰極射線示波器的測量設備，而實際上早在1891年，里克就認識到使用磁場可以使陰極射線聚焦。後來，漢斯·布斯在1926年發表了他的工作，證明了制鏡者方程在適當的條件下可以用於電子射線。
1928年，柏林科技大學的高電壓技術教授阿道夫·馬蒂亞斯讓馬克斯·克諾爾來領導一個研究小組來改進陰極射線示波器。這個研究小組由幾個博士生組成，這些博士生包括恩斯特·魯斯卡和博多·馮·博里斯。這組研究人員考慮了透鏡設計和示波器的列排列，試圖通過這種方式來找到更好的示波器設計方案，同時研製可以用於產生低放大倍數（接近1:1）的電子光學原件。1931年，這個研究組成功的產生了在陽極光圈上放置的格線的電子放大圖像。這個設備使用了兩個磁透鏡來達到更高的放大倍數，因此被稱為第一台電子顯微鏡。在同一年，西門子公司的研究室主任萊因霍爾德·盧登堡提出了電子顯微鏡的靜電透鏡的專利。
解析度改進
1927年，徳布羅意發表的論文中揭示了電子這種本認為是帶有電荷的物質粒子的波動特性。TEM研究組直到1932年才知道了這篇論文，隨後，他們迅速的意識到了電子波的波長比光波波長小了若干數量級，理論上允許人們觀察原子尺度的物質。1932年四月，魯斯卡建議建造一種新的電子顯微鏡以直接觀察插入顯微鏡的樣品，而不是觀察格點或者光圈的像。通過這個設備，人們成功的得到了鋁片的衍射圖像和正常圖像，然而，其超過了光學顯微鏡的解析度的特點仍然沒有得到完全的證明。直到1933年，通過對棉纖維成像，才正式的證明了TEM的高解析度。然而由於電子束會損害棉纖維，成像速度需要非常快。
1936年，西門子公司繼續對電子顯微鏡進行研究，他們的研究目的使改進TEM的成像效果，尤其是對生物樣品的成像。此時，電子顯微鏡已經由不同的研究組製造出來，如英國國家物理實驗室製造的EM1設備。1939年，第一台商用的電子顯微鏡安裝在了I. G Farben-Werke的物理系。由於西門子公司建立的新實驗室在第二次世界大戰中的一次空襲中被摧毀，同時兩名研究人員喪生，電子顯微鏡的進一步研究工作被極大的阻礙。
進一步研究
第二次世界大戰之後，魯斯卡在西門子公司繼續他的研究工作。在這裡，他繼續研究電子顯微鏡，生產了第一台能夠放大十萬倍的顯微鏡。這台顯微鏡的基本設計仍然在今天的現代顯微鏡中使用。第一次關於電子顯微鏡的國際會議於1942年在代爾夫特舉行，參加者超過100人。隨後的會議包括1950年的巴黎會議和1954年的倫敦會議。
隨著TEM的發展，相應的掃描透射電子顯微鏡技術被重新研究，而在1970年芝加哥大學的阿爾伯特·克魯發明了場發射槍，同時添加了高質量的物鏡從而發明了現代的掃描透射電子顯微鏡。這種設計可以通過環形暗場成像技術來對原子成像。克魯和他的同事發明了冷場電子發射源，同時建造了一台能夠對很薄的碳襯底之上的重原子進行觀察的掃描透射電子顯微鏡。
背景知識
電子
理論上，光學顯微鏡所能達到的最大解析度，d，受到照射在樣品上的光子波長λ以及光學系統的數值孔徑，NA，的限制：
二十世紀早期，科學家發現理論上使用電子可以突破可見光光波波長的限制（波長大約400納米-700納米）。與其他物質類似，電子具有波粒二象性，而他們的波動特性意味著一束電子具有與一束電磁輻射相似的性質。電子波長可以通過徳布羅意公式使用電子的動能得出。由於在TEM中，電子的速度接近光速，需要對其進行相對論修正：
其中，h表示普朗克常數，m0表示電子的靜質量，E是加速後電子的能量。電子顯微鏡中的電子通常通過電子熱發射過程從鎢燈絲上射出，或者採用場電子發射方式得到。隨後電子通過電勢差進行加速，並通過靜電場與電磁透鏡聚焦在樣品上。透射出的電子束包含有電子強度、相位、以及周期性的信息，這些信息將被用於成像。
電子源
從上至下，TEM包含有一個可能由鎢絲製成也可能由六硼化鑭製成的電子發射源。對於鎢絲，燈絲的形狀可能是別針形也可能是小的釘形。而六硼化鑭使用了很小的一塊單晶。通過將電子槍與高達10萬伏-30萬伏的高電壓源相連，在電流足夠大的時候，電子槍將會通過熱電子發射或者場電子發射機制將電子發射入真空。該過程通常會使用柵極來加速電子產生。一旦產生電子，TEM上邊的透鏡要求電子束形成需要的大小射在需要的位置，以和樣品發生作用。
基本的TEM光學元件布局圖。
基本的TEM光學元件布局圖。對電子束的控制主要通過兩種物理效應來實現。運動的電子在磁場中將會根據右手定則受到洛倫茲力的作用，因此可以使用磁場來控制電子束。使用磁場可以形成不同聚焦能力的磁透鏡，透鏡的形狀根據磁通量的分布確定。另外，電場可以使電子偏斜固定的角度。通過對電子束進行連續兩次相反的偏斜操作，可以使電子束髮生平移。這種作用在TEM中被用作電子束移動的方式，而在掃描電子顯微鏡中起到了非常重要的作用。通過這兩種效應以及使用電子成像系統，可以對電子束通路進行足夠的控制。與光學顯微鏡不同，對TEM的光學配置可以非常快，這是由於位於電子束通路上的透鏡可以通過快速的電子開關進行打開、改變和關閉。改變的速度僅僅受到透鏡的磁滯效應的影響。
電子光學設備
成像設備
TEM的成像系統包括一個可能由顆粒極細（10-100微米）的硫化鋅製成螢光屏，可以向操作者提供直接的圖像。此外，還可以使用基於膠片或者基於CCD的圖像記錄系統。通常這些設備可以由操作人員根據需要從電子束通路中移除或者插入通路中。
結構原理
透射電鏡的總體工作原理是：由電子槍發射出來的電子束，在真空通道中沿著鏡體光軸穿越聚光鏡，通過聚光鏡將之會聚成一束尖細、明亮而又均勻的光斑，照射在樣品室內的樣品上；透過樣品後的電子束攜帶有樣品內部的結構信息，樣品內緻密處透過的電子量少，稀疏處透過的電子量多；經過物鏡的會聚調焦和初級放大後，電子束進入下級的中間透鏡和第1、第2投影鏡進行綜合放大成像，最終被放大了的電子影像投射在觀察室內的螢光屏板上；螢光屏將電子影像轉化為可見光影像以供使用者觀察。本節將分別對各系統中的主要結構和原理予以介紹。
成像方式
電子束穿過樣品時會攜帶有樣品的信息，TEM的成像設備使用這些信息來成像。投射透鏡將處於正確位置的電子波分布投射在觀察系統上。觀察到的圖像強度，I，在假定成像設備質量很高的情況下，近似的與電子波函式的時間平均幅度成正比。若將從樣品射出的電子波函式表示為Ψ，則
不同的成像方法試圖通過修改樣品射出的電子束的波函式來得到與樣品相關的信息。根據前面的等式，可以推出觀察到的圖像強度依賴於電子波的幅度，同時也依賴於電子波的相位。雖然在電子波幅度較低的時候相位的影響可以忽略不計，但是相位信息仍然非常重要。高解析度的圖像要求樣品儘量的薄，電子束的能量儘量的高。因此可以認為電子不會被樣品吸收，樣品也就無法改變電子波的振幅。由於在這種情況下樣品僅僅對波的相位造成影響，這樣的樣品被稱作純相位物體。純相位物體對波相位的影響遠遠超過對波振幅的影響，因此需要複雜的分析來得到觀察到的圖像強度。例如，為了增加圖像的對比度，TEM需要稍稍離開聚焦位置一點。這是由於如果樣品不是一個相位物體，和TEM的對比度傳輸函式卷積以後將會降低圖像的對比度。
對比度信息
TEM中的對比度信息與操作的模式關係很大。複雜的成像技術通過改變透鏡的強度或取消一個透鏡等等構成了許多的操作模式。這些模式可以用於獲得研究人員所關注的特別信息。
亮場
TEM最常見的操作模式是亮場成像模式。在這一模式中，經典的對比度信息根據樣品對電子束的吸收所獲得。樣品中較厚的區域或者含有原子數較多的區域對電子吸收較多，於是在圖像上顯得比較暗，而對電子吸收較小的區域看起來就比較亮，這也是亮場這一術語的來歷。圖像可以認為是樣品沿光軸方向上的二維投影，而且可以使用比爾定律來近似。對亮場模式的更複雜的分析需要考慮到電子波穿過樣品時的相位信息。
衍射對比度
由於電子束射入樣品時會發生布拉格散射，樣品的衍射對比度信息會由電子束攜帶出來。例如晶體樣品會將電子束散射至後焦平面上離散的點上。通過將光圈放置在後焦平面上，可以選擇合適的反射電子束以觀察到需要的布拉格散射的圖像。通常僅有非常少的樣品造成的電子衍射會投影在成像設備上。如果選擇的反射電子束不包括位於透鏡焦點的未散射電子束，那么在圖像上沒有樣品散射電子束的位置上，也就是沒有樣品的區域將會是暗的。這樣的圖像被稱為暗場圖像。
鋼鐵中原子尺度上晶格錯位的TEM圖像。
鋼鐵中原子尺度上晶格錯位的TEM圖像。現代的TEM經常裝備有允許操作人員將樣品傾斜一定角度的夾具，以獲得特定的衍射條件，而光圈也放在樣品的上方以允許用戶選擇能夠以合適的角度進入樣品的電子束。
這種成像方式可以用來研究晶體的晶格缺陷。通過認真的選擇樣品的方向，不僅能夠確定晶體缺陷的位置，也能確定缺陷的類型。如果樣品某一特定的晶平面僅比最強的衍射角小一點點，任何晶平面缺陷將會產生非常強的對比度變化。然而原子的位錯缺陷不會改變布拉格散射角，因此也就不會產生很強的對比度。
電子能量損失
通過使用採用電子能量損失光譜學這種先進技術的光譜儀，適當的電子可以根據他們的電壓被分離出來。這些設備允許選擇具有特定能量的電子，由於電子帶有的電荷相同，特定能量也就意味著特定的電壓。這樣，這些特定能量的電子可以與樣品發生特定的影響。例如，樣品中不同的元素可以導致射出樣品的電子能量不同。這種效應通常會導致色散，然而這種效應可以用來產生元素成分的信息圖像，根據原子的電子-電子作用。
電子能量損失光譜儀通常在光譜模式和圖像模式上操作，這樣就可以隔離或者排除特定的散射電子束。由於在許多圖像中，非彈性散射電子束包含了許多操作者不關心的信息，從而降低了有用信息的可觀測性。這樣，電子能量損失光譜學技術可以通過排除不需要的電子束有效提高亮場觀測圖像與暗場觀測圖像的對比度。
相襯技術
晶體結構可以通過高解析度透射電子顯微鏡來研究，這種技術也被稱為相襯顯微技術。當使用場發射電子源的時候，觀測圖像通過由電子與樣品相互作用導致的電子波相位的差別重構得出。然而由於圖像還依賴於射在螢幕上的電子的數量，對相襯圖像的識別更加複雜。然而，這種成像方法的優勢在於可以提供有關樣品的更多信息。
衍射模式
如前所述，通過調整磁透鏡使得成像的光圈處於透鏡的後焦平面處而不是像平面上，就會產生衍射圖樣。對於單晶體樣品，衍射圖樣表現為一組排列規則的點，對於多晶或無定形固體將會產生一組圓環。對於單晶體，衍射圖樣與電子束照射在樣品的方向以及樣品的原子結構有關。通常僅僅根據衍射圖樣上的點的位置與觀測圖像的對稱性就可以分析出晶體樣品的空間群信息以及樣品晶體方向與電子束通路的方向的相對關係。
面心立方奧氏體不鏽鋼孿晶結晶衍射圖
面心立方奧氏體不鏽鋼孿晶結晶衍射圖衍射圖樣的動態範圍通常非常大。對於晶體樣品，這個動態範圍通常超出了CCD所能記錄的最大範圍。因此TEM通常裝備有膠捲暗盒以記錄這些圖像。
對衍射圖樣點對點的分析非常複雜，這是由於圖像與樣品的厚度和方向、物鏡的失焦、球面像差和色差等等因素都有非常密切的關係。儘管可以對格點圖像對比度進行定量的解釋，然而分析本質上非常複雜，需要大量的計算機仿真來計算。
衍射平面還有更加複雜的表現，例如晶體格點的多次衍射造成的菊池線。在會聚電子束衍射技術中，會聚電子束在樣品表面形成一個極細的探針，從而產生了不平行的會聚波前，而匯聚電子束與樣品的作用可以提供樣品結構以外的信息，例如樣品的厚度等等。
TEM成像原理
透射電子顯微鏡的成像原理可分為三種情況：
- 吸收像：當電子射到質量、密度大的樣品時，主要的成相作用是散射作用。樣品上質量厚度大的地方對電子的散射角大，通過的電子較少，像的亮度較暗。早期的透射電子顯微鏡都是基於這種原理。
- 衍射像：電子束被樣品衍射後，樣品不同位置的衍射波振幅分布對應於樣品中晶體各部分不同的衍射能力，當出現晶體缺陷時，缺陷部分的衍射能力與完整區域不同，從而使衍射波的振幅分布不均勻，反映出晶體缺陷的分布。
- 相位像：當樣品薄至100Å以下時，電子可以穿過樣品，波的振幅變化可以忽略，成像來自於相位的變化。
TEM系統組件
TEM系統由以下幾部分組成
- 電子槍：發射電子，由陰極、柵極、陽極組成。陰極管發射的電子通過柵極上的小孔形成射線束，經陽極電壓加速後射向聚光鏡，起到對電子束加速、加壓的作用。
- 聚光鏡：將電子束聚集，可用已控制照明強度和孔徑角。
- 樣品室：放置待觀察的樣品，並裝有傾轉台，用以改變試樣的角度，還有裝配加熱、冷卻等設備。
- 物鏡：為放大率很高的短距透鏡，作用是放大電子像。物鏡是決定透射電子顯微鏡分辨能力和成像質量的關鍵。
- 中間鏡：為可變倍的弱透鏡，作用是對電子像進行二次放大。通過調節中間鏡的電流，可選擇物體的像或電子衍射圖來進行放大。
- 透射鏡：為高倍的強透鏡，用來放大中間像後在螢光屏上成像。
- 此外還有二級真空泵來對樣品室抽真空、照相裝置用以記錄影像。
照明系統
照明系統包括電子槍和聚光鏡2個主要部件，它的功用主要在於向樣品及成像系統提供亮度足夠的光源，電子束流，對它的要求是輸出的電子束波長單一穩定，亮度均勻一致，調整方便，像散小。
電子槍（electronic gun）
由陰極（cathode）、陽極（anode）和柵極（grid）組成，圖4-14為它的剖面結構示意圖和實物分解圖。
（1）陰極 陰極是產生自由電子的源頭，一般有直熱式和旁熱式2種，旁熱式陰極是將加熱體和陰極分離，各自保持獨立。在電鏡中通常由加熱燈絲（filament）兼做陰極稱為直熱式陰極，材料多用金屬鎢絲製成，其特點是成本低，但亮度低，壽命也較短。燈絲的直徑約為0.10～0.12mm，當幾安培的加熱電流流過時，即可開始發射出自由電子，不過燈絲周圍必須保持高度真空，否則就象漏氣燈泡一樣，加熱的燈絲會在傾刻間被氧化燒毀。燈絲的形狀最常採用的是發叉式，也有採用箭斧式或點狀式的（圖4-15），後 2種燈絲髮光亮度高，光束尖細集中，適用於高解析度電鏡照片的拍攝，但使用壽命更短。
陰極燈絲被安裝在高絕緣的陶瓷燈座上（圖4-16），既能絕緣、耐受幾千度的高
溫，還可以方便更換。燈絲的加熱電流值是連續可調的。
在一定的界限內，燈絲髮射出來的自由電子量與加熱電流強度成正比，但在超越這個界限後，電流繼續加大，只能降低燈絲的使用壽命，卻不能增大自由電子的發射量，我們把這個臨界點稱做燈絲飽和點，意即自由電子的發射量已達“滿額”，無以復加。正常使用常把燈絲的加熱電流調整設定在接近飽和而不到的位置上，稱做“欠飽和點”。這樣在保證能獲得較大的自由電子發射量的情況下，可以最大限度地延長燈絲的使用壽命。鎢制燈絲的正常使用壽命為40h左右，現代電 鏡中有時使用新型材料六硼化鑭（LaB6）來製作燈絲，其價格較貴，但發光效率高、亮度大（能提高一個數量級），並且使用壽命遠較鎢制燈絲長得多，可以達到1000h ，是一種很好的新型材料。
（3）柵極位於陰、陽極之間，靠近燈絲頂端，為形似帽狀的金屬物，中心亦有一小孔供電子束通過。柵極上加有0～1000V的負電壓（對陰極而言），這個負電壓稱為柵偏壓VG，它的高低不同，可由使用者根據需要調整，柵極偏壓能使電子束產生向中心軸會聚的作用，同時對燈絲上自由電子的發射量也有一定的調控抑制作用。
（4）工作原理 圖4-17表明，在燈絲電源VF作用下，電流IF流過燈絲陰極，使之發熱達2500℃以上時，便可產生自由電子並逸出燈絲表面。加速電壓VA 使陽極表面聚集了密集的正電荷，形成了一個強大的正電場，在這個正電場的作用下自由電子便飛出了電子槍外。調整VF可使燈絲工作在欠飽和點，電鏡使用過程中可根據對亮度的 需要調節柵偏壓VG的大小來控制電子束流量的大小。
電鏡中加速電壓VA也是可調的，VA增大時，電子束的波長λ縮短，有利於電鏡分辨力的提高。同時穿透能力增強，對樣品的熱損傷小，但此時會由於電子束與樣品碰撞，導致彈性散射電子的散射角隨之增大，成像反差會因此而有所下降，所以，在不追求高解析度觀察套用時，選擇較低的加速電壓反而可以獲得較大的成像反差，尤其對於自身反差對比較小的生物樣品，選用較低的加速電壓有時是有利的。
還有一種新型的電子槍場發射式電子槍（見圖4-18），由1個陰極和2個陽極構成，第1陽極上施加一稍低（相對第2陽極）的吸附電壓，用以將陰極上面的自由電子吸引出來，而第2陽極上面的極高電壓，將自由電子加速到很高的速度發射出電子束流。這需要超高電壓和超高真空為工作條件，它工作時要求真空度達到10-7Pa，熱損耗極小，使用壽命可達2000 h；電子束斑的光點更為尖細，直徑可達到10nm以下，較鎢絲陰極（大於10nm）縮小了3個數量級；由於發光效率高，它發出光斑的亮度能達到10 A/cm·s，較鎢絲陰極（106 A/cm·s ）也提高了3個數量級。場發射式電子槍因技術先進、造價昂貴，只套用於高檔高分辨電鏡當中。
聚光鏡（condonser lens）
聚光鏡處在電子槍的下方，一般由2～3級組成，從上至下依次稱為第1、第2聚光鏡（以C1 和C2表示）。關於電磁透鏡的結構和工作原理已經在上一節中介紹，電鏡中設定聚光鏡的用途是將電子槍發射出來的電子束流會聚成亮度均勻且照射範圍可調的光斑，投射在下面的樣品上。C1和C2的結構相似，但極靴形狀和工作電流不同，所以形成的磁場強度和用也不相同。C1為強磁場透鏡，C2為弱磁場透鏡，各級聚光鏡組合在一起使用，可以調節照明束斑的直徑大小，從而改變了照明亮度的強弱，在電鏡操縱面板上一般都設有對應的調節旋扭。C1、C2的工作原理是通過改變聚光透鏡線圈中的電流，來達到改變透鏡所形成的磁場強度的變化，磁場強度的變化（亦即折射率發生變化）能使電子束的會聚點上下移動，在樣品表面上電子束斑會聚得越小，能量越集中，亮度也越大；反之束斑發散，照射區域變大則亮度就減小。通過調整聚光鏡電流來改變照明亮度的方法，實際上是一個間接的調整方法，亮度的最大值受到電子束流量的限制。如想更大程度上改變照明亮度，只有通調整前面提到的電子槍中的柵極偏壓，才能從根本上改變電子束流的大小。在C2上通常 裝配有活動光闌，用以改變光束照明的孔徑角，一方面可以限制投射在樣品表面的照明區域，使樣品上無需觀察的部分免受電子束的轟擊損傷；另一方面也能減少散射電子等不利信號帶來的影響。
成像系統
樣品室（specimen room ）
樣品室處在聚光鏡之下，內有載放樣品的樣品台。樣品台必須能做水平面上X、Y方向的移動，以選擇、移動觀察視野，相對應地配備了2個操縱桿或者旋轉手輪，這是一個精密的調節機構，每一個操縱桿旋轉10圈時，樣品台才能沿著某個方向移動3mm左右。現代高檔電鏡可配有由計算機控制的馬達驅動的樣品台，力求樣品在移動時精確，固定時穩定；並能由計算機對樣品做出標籤式定位標記，以便使用者在需要做回顧性對照時依靠計算機定位查找，這是在手動選區操作中很難實現的。 生物醫學樣品在做透射電鏡觀察時，基本上都是將原始樣品以環氧樹脂包埋，然後用非常精密的超薄切片機切成薄片，刀具為特製的玻璃刀或者是鑽石刀。切下的生物醫學樣品的厚度通常只有幾十個納米（nm），這在一般情況下用肉眼是不能直接看到的，必須讓切片飄浮在水面上，由操作熟練的技術人員藉助特殊的照明光線，並以特殊的角 度才能觀察到如此薄的切片。切好的薄片被撈放在銅網上，經過染色和乾燥後才能用於觀察.透射電鏡樣品的製作是一個漫長、複雜而又精密的過程，技術性非常強。但是我們前面介紹過，要想獲得優良的電鏡影像，製做優良的樣品標本乃是非常重要的第一步。
盛放樣品的銅網根據需要可以是多種多樣的，直徑一般均為3mm ，通常銅網上有多少個柵格，我們就把它稱作多少目。之所以選擇銅製作樣品網，是由於它不會與電子束及電磁場發生作用，同理還可以選擇其他導磁率低的金屬材料（如鎳）製作樣品網，樣品網屬於易耗品，銅網加工容易、成本低，故使用十分普及。
透射電鏡常見的樣品台有2種：①頂入式樣品台，要求樣品室空間大，一次可放入多個（常見為6個）樣品網，樣品網盛載杯呈環狀排列。使用時可以依靠機械手裝置進行依次交換。優點是每觀察完多個樣品後，才在更換樣品時破壞一次樣品室的真空，比較方便、省時間；但所需空間太大，致使樣品距下面物鏡的距離較遠，不適於縮短物鏡焦距，會影響電鏡分辨力的提高。②側插式樣品台，樣品台製成桿狀，樣品網載放在前端，只能盛放1～2個銅網。樣品台的體積小，所占空間也小，可以設定在物鏡內部的上半端，有利於電鏡解析度的提高。缺點是一次不能同時放入多個樣品網，每次更換樣品必須破壞一次樣品室的真空，略嫌不便。
在性能較高的透射式電鏡中，大多採用上述側插式樣品台，為的是最大限度地提高電鏡的分辨能力。高檔次的電鏡可以配備多種式樣的側插式樣品台，某些樣品台通過金屬聯接能對樣品網加熱或者致冷，以適應不同的用途。樣品是先盛載在銅網上，然後固定在樣品台上的，樣品台與樣品握持桿合為一體，是一個非常精巧的部件。樣品桿的中部有一個“O”形橡膠密封圈，膠圈表面塗有真空脂，以隔離樣品室與鏡體外部的真空（兩端的氣壓差極大，比值可達10～10）。 樣品室的上下電子束通道各設了一個真空閥，用以在更換樣品時切斷電子束通道 ，只破壞樣品室內的真空，而不影響整個鏡筒內的真空，這樣在更換樣品後樣品室重又抽回真空時，可節省許多時間。當樣品室的真空度與鏡筒內達到平衡時， 再重新開啟與鏡筒相通的真空閥。
物鏡（object lens）
處於樣品室下面，緊貼樣品台，是電鏡中的第1個成像元件，在物鏡上產生哪怕是極微小的誤差，都會經過多級高倍率放大而明顯地暴露出來，所以這是電鏡的一個最重要部件，決定了一台電鏡的分辨本領，可看作是電鏡的心臟。
（1）特點 物鏡是一塊強磁透鏡，焦距很短，對材料的質地純度、加工精度、使用中污染的狀況等工作條件都要求極高。致力於提高一台電鏡的解析度指標的核心問題，便是對物鏡的性能設計和工藝製作的綜合考核。儘可能地使之焦距短、像差小，又希望其空間大，便於樣品操作，但這中間存在著不少相互矛盾的環節。
（2）作用 進行初步成像放大，改變物鏡的工作電流，可以起到調節焦距的作用。電鏡操作面板上粗、細調焦旋扭，即為改變物鏡工作電流之用。
為滿足物鏡的前述要求，不僅要將樣品台設計在物鏡內部，以縮短物鏡焦距；還要配置良好的冷卻水管，以降低物鏡電流的熱飄移；此外，還裝有提高成像反差的可調活動光闌，及其要達到高解析度的消像散器。對於高性能的電子顯微鏡，都通過物鏡裝有以液氮為媒質的防污染冷阱，給樣品降溫。
中間鏡和投影鏡
中間鏡（intemediate lens）和投影鏡（projection lens）
在物鏡下方，依次設有中間鏡和第1投影鏡、第2投影鏡，以共同完成對物鏡成像的進一步放大任務。從結構上看，它們都是相類似的電磁透鏡，但由於各自的位置和作用不盡相同，故其工作參數、勵磁電流和焦距的長短也不相同。電鏡總放大率：
M=MO·MI·MP1·MP2
即為物鏡、中間鏡和投影鏡的各自放大率之積。當電鏡放大率在使用中需要變換時，就必須使它們的焦距長短相應做出變化，通常是改變靠中間鏡和第1投影鏡線圈的勵磁工作電流來達到的。電鏡操縱面板上放大率變換鈕即為控制中間鏡和投影鏡的電流之用。
對中間鏡和投影鏡這類放大成像透鏡的主要要求是：在儘可能縮短鏡筒高度的條件下，得到滿足高解析度所需的最高放大率，以及為尋找合適視野所需的最低放大率；可以進行電子衍射像分析，做選區衍射和小角度衍射等特殊觀察；同樣也希望它們的像差、畸變和軸上像散都儘可能地小。
觀察記錄
觀察室
透射電鏡的最終成像結果，顯現在觀察室內的螢光屏上，觀察室處於投影鏡下，空間較大，開有1～3個鉛玻璃窗，可供操作者從外部觀察分析用。對鉛玻璃的要求是既有良好的透光特性，又能阻斷X線散射和其他有害射線的逸出，還要能可靠地耐受極高的壓力差以隔離真空。
由於電子束的成像波長太短，不能被人的眼睛直接觀察，電鏡中採用了塗有螢光物質的螢光屏板把接收到的電子影像轉換成可見光的影像。觀察者需要在螢光屏上對電子顯微影像 進行選區和聚焦等調整與觀察分析，這要求螢光屏的發光效率高，光譜和餘輝適當，分辨力好。多採用能發黃綠色光的硫化鋅-鎘類螢光粉做為塗布材料，直徑約在15～20cm。
螢光屏的中心部分為一直徑約10cm的圓形活動螢光屏板，平放時與外周螢屏吻合，可以進行大面積觀察。使用外部操縱手柄可將活動螢屏拉起，斜放在45°角位置，此時可用電鏡置配的雙目放大鏡，在觀察室外部通過玻璃窗來精確聚焦或細緻分析影像結構；而活動螢光屏完全直立豎起時能讓電子影像通過，照射在下面的感光膠片上進行曝光。
照相室
在觀察中電子束長時間轟擊生物醫學樣品標本，必會使樣品污染或損傷。所以對有診斷分析價值的區域，若想長久地觀察分析和反覆使用電鏡成像結果，應該儘快把它保留下來，將因為電子束轟擊生物醫學樣品造成的污染或損傷降低到最小。此外，螢光屏上的粉質顆粒的解像力還不夠高，尚不能充分反映出電鏡成像的分辨本領。將影像記錄存儲在膠片上照相，便解決了這些問題。
照相室處在鏡筒的最下部，內有送片盒（用於儲存未曝光底片）和接收盒（用於收存已曝光底片）及一套膠片傳輸機構。電鏡生產的廠家、機型不同，片盒的儲片數目也不相同，一般在20～50片/盒左右，底片尺寸日本多採用82.5mm×118mm，美國常用82.5mm×101.6mm，而歐州則用90mm×120mm。每張底片都由特製的一個不鏽鋼底片夾夾持，疊放在片盒內。工作時由輸片機構相繼有序地推放底片夾到螢光屏下方電子束成像的位置上。曝光控制有手控和自控兩種方法，快門啟動裝置通常並聯在活動螢光屏板的扳手柄上。電子束流的大小可由探測器檢測，給操作者以曝光指示；或者套用全自動曝光模式由計算機控制，按程式選擇曝光亮度和最佳曝光時間完成影像的拍攝記錄。
現代電鏡都可以在底片上列印出每張照片拍攝時的工作參數，如：加速電壓值、放大率 、微米標尺、簡要文字說明、成像日期、底片序列號及操作者註解等備查的記錄參數。觀察室與照相室之間有真空隔離閥。以便在更換底片時，只打開照相室而不影響整個鏡筒的真空。
陰極射線管（CRT）顯示器
電鏡的操作面板上的CRT顯示器主要用於電鏡總體工作狀態的顯示、操作鍵盤的輸入內容顯示、計算機與操作者之間的人機對話交流提示以及電鏡維修調整過程中的程式提示、故障警示等。
真空系統
電鏡鏡筒內的電子束通道對真空度要求很高，電鏡工作必須保持在10-3～10Pa以上的真空度（高性能的電鏡對真空度的要求更達10Pa以上），因為鏡筒中的殘留氣體分子如果與高速電子碰撞，就會產生電離放電和散射電子，從而引起電子束不穩定，增加像差，污染樣品，並且殘留氣體將加速高熱燈絲的氧化，縮短燈絲壽命。獲得高真空是由各種真空泵來共同配合抽取的。
機械泵（旋轉泵）
機械泵因在其他場合使用非常廣泛而比較常見，它工作時是靠泵體內的旋轉葉輪刮片將空氣吸入、壓縮、排放到外界的。機械泵的抽氣速度每分鐘僅為160L左右 ，工作能力也只能達到0.1～0.01Pa，遠不能滿足電鏡鏡筒對真空度的要求，所以機械泵只做為真空系統的前級泵來使用。
油擴散泵
擴散泵的工作原理是用電爐將特種擴散泵油加熱至蒸汽 狀態，高溫油蒸汽膨漲向上升起，靠油蒸汽吸附電鏡鏡體內的氣體，從噴嘴朝著擴散泵內壁射出，在環繞擴散泵外壁的冷卻水的強制降溫下，油蒸汽冷卻成液體時析出氣體排至泵外，由機械泵抽走氣體，油蒸汽冷卻成液體後靠重力回落到加熱電爐上的油槽里循環使用。擴散泵的抽氣速度很快，約為每秒鐘570L左右，工作能力也較強，可達10～10Pa。但它只能在氣體分子較稀薄時使用，這是由於氧氣成分較多時易 使高溫油蒸氣燃燒，所以擴散泵通常與機械泵串聯使用，在機械泵將鏡筒真空度抽到一定程度時，才啟動擴散泵。
近年電鏡廠商在製作中為實現超高壓、超高解析度，必須滿足超高真空度的要求，為此在電鏡的真空系統中又推出了離子泵和渦輪分子泵，把它們與前述的機械泵和油擴散泵聯用可以達到10Pa的超高真空度水平。
[title2]真空閥
調校系統
消像散器
像散（指軸上像散）的產生除了前面介紹的材質、加工精度等原因以外，實際上在使用過程中，會因為各部件的疲勞損耗、真空油脂的擴散沉積、以及生物醫學樣品中的有機物在電子束照射下的熱蒸發污染等眾多因素逐漸積累，使得像散也在不斷變化。所以像散的消除在電鏡製造和套用之中都成了必不可少的重要技術。
早期電鏡中曾採用過機械式消像散器，利用手動機械裝置來調整電磁透鏡周圍的小磁鐵 組成的消像散器，來改變透鏡磁場分布的缺陷。但由於調整的精確性和使用的方便性均難令人滿意，這種方式已被淘汰。消像散器由圍繞光軸對稱環狀均勻分布的8個小電磁線圈構成，用以消除（或減小）電磁透鏡因材料、加工、污染等因素造成的像散。其中每4個互相垂直的線圈為1組，在任一直徑方向上的2個線圈產生的磁場方向相反，用2組控制電路來分別調節這2組線圈中的直流電流的大小和方向，即能產生1個強度和方向可變的合成磁場，以補償透鏡中所原有的不均勻磁場缺陷（圖中橢圓形實線），以達到消除或降低軸上像散的效果。
一般電鏡在第2聚光鏡中和物鏡中各裝有2組消像器，稱為聚光鏡消像散器和物鏡消像散器。聚光鏡產生的像散可從電子束斑的橢圓度上看出，它會造成成像面上亮度不均勻和限制解析度的提高。調整聚光鏡消像散器（鏡體操作面板上裝有對應可調旋鈕），使橢圓形光斑恢復到最接近圓狀即可基本上消除聚光鏡中存在的像散。
物鏡像散能在很大程度上影響成像質量，消除起來也比較困難。通常使用放大鏡觀察樣品支持膜上小孔在欠焦時產生的費涅爾圓環的均勻度，或者使用專門的消像散特製標本來調整消除，這需要一定的經驗和操作技巧。在一些高檔電鏡機型之中，開始出現了自動消像散和自動聚焦等新功能，為電鏡的使用和操作提供了極大的方便。
束取向調整器及合軸
最理想的電鏡工作狀態，應該是使電子槍、各級透鏡與螢光屏中心的軸線絕對重合。但這是很難達到的，它們的空間幾何位置多多少少會存在著一些偏差，輕者使電子束的運行發生偏離和傾斜，影響分辨力；稍微嚴重時會使電鏡無法成像甚至不能出光（電子束嚴重偏離中軸，不能射及螢光屏面）。為此電鏡採取的對應彌補調整方法為機械合軸加電氣合軸的操作。
機械合軸是整個合軸操作的先行步驟，通過逐級調節電子槍及各透鏡的定位螺絲，來形成共同的中心軸線。這種調節方法很難達到十分精細的程度，只能較為粗略地調整，然後再輔之以電氣合軸補償。
電氣合軸是使用束取向調整器的作用來完成的，它能使照明系統產生的電子束做平行移動和傾斜移動，以對準成像系統的中心軸線。束取向調整器分槍（電子槍）平移、傾斜和束（電子束）平移、傾斜線圈兩部分。前者用以調整電子槍發射出電子束的水平位置和傾斜角度；後者用以對聚光鏡通道中電子束的調整。均為在照明光路中加裝的小型電磁線圈，改變線圈產生的磁場強度和方向，可以推動電子束做細微的移位動作。
合軸的操作較為複雜，不過在合軸操作完成後，一般不需經常調整。只是束平移調節作為一 個經常調動的旋鈕，放在電鏡的操作面板上，供操作者在改變某些工作狀態（如放大率變換）後，將偏移了的電子束亮斑中心拉回螢光屏的中心，此調節器旋鈕也稱為“亮度對中”鈕。
光闌
如前所述，為限制電子束的散射，更有效地利用近軸光線，消除球差、提高成像質量和反差 ，電鏡光學通道上多處加有光闌，以遮擋旁軸光線及散射光。 光闌有固定光闌和活動光闌2種，固定光闌為管狀無磁金屬物，嵌入透鏡中心，操作者無法調整（如聚光鏡固定光闌）。活動光闌是用長條狀無磁性金屬鉬薄片製成，上面縱向等距離排列有幾個大小不同的光闌孔，直徑從數十到數百個微米不等，以供選擇使用。活動光闌鉬片被安裝在調節手柄的前端，處於光路的中心，手柄端在鏡體的外部。活動光闌手柄整體的中部，嵌有“O”形橡膠圈來隔離鏡體內外部的真空。可供調節用的手柄上標有1、2、3、4號定位標記，號數越大，所選的就孔徑越小。光闌孔要求很圓而且光滑，並能在 X、Y方向上的平面里做幾何位置移動，使光闌孔精確地處於光路軸心。因此，活動光闌的調節手柄，應能讓操作者在鏡體外部方便地選擇光闌孔徑，調整、移動活動光闌在光路上的空間幾何位置。
電鏡上常設3個活動光闌供操作者變換選用：①聚光鏡C2光闌，孔徑約在20～200μm左右，用於改變照射孔徑角，避免大面積照射對樣品產生不必要的熱損傷。光闌孔的變換會影響光束斑點的大小和照明亮度；②物鏡光闌，能顯著改變成像反差。孔徑約在10～100μm 左右，光闌孔越小，反差就越大，亮度和視場也越小（低倍觀察時才能看到視場的變化）。若選擇的物鏡光闌孔徑太小時，雖能提高影像反差，但會因電子線衍射增大而影響分辨能力，且易受到照射污染。如果真空油脂等非導電雜質沉積在上面，就可能在電子束的轟擊下充放電，形成的小電場會干擾電子束成像，引起像散，所以物鏡光闌孔徑的選擇也應適當；③中間鏡光闌，也稱選區衍射光闌，孔徑約在50～400μm左右，套用於衍射成像等特殊的觀察之中。
操作步驟
開循環水。由於新電鏡循環水不關，這步可省。但要注意水溫是否正常。打開電源開關。IN/OUT。從來都是開著的，這步也可省。打開螢屏電源；檢查螢屏第一頁：確認①電壓是否在120KV。②確認樣品位置“specimen position”為原點：<x，y，z>=0，0，0，如果不是原點，使用觀察窗左側“SPEC CONTROLLER”控制臺上的N鍵復原（注意在沒有插入樣品桿時，嚴禁使用“N”鍵！，所以每次推出樣品桿之前應該復位）；③α-selector為2用鍵盤鍵入P3，使螢屏顯示第三頁，檢查P1－至P5的電流值，正常情況下：p1:25,p2:25,p3:29,p4,28,p5,100，觀察閥V1，V2和V4,V5B,V8,V13,V17和V 21共8個閥處於打開狀態。察看右下方的真空面板，確定真空進入10-5Pa量程，理想的狀態的是指針居中，在灌入液氮的情況下應該更低；如沒達到這個範圍，請聯繫值班老師；燈絲處於關閉狀態（filament的開關ON沒亮）檢查聚光鏡光欄是否全打開，物鏡光欄是否全打開，如不是請打開全部光欄。檢查右側面板，觀察電鏡是否處於MAG1（此燈亮）打開左側門，將“lens”開關打到ON的位置（請一定要非常小心，確認是lens開關，不要開錯開關。即開燈絲，將開關稍向外拉再抬上即開。）。再次觀察螢屏，電壓是否在120KV，如果不是，嚴禁進行下面操作。將面板左側開關HT按下，升高壓，注意觀察左側面板上顯示的Beam Current值，一般120KV時，電流值應該在60－62，如果偏離很多，請聯繫值班老師；（按下HT。確定BEAM CURRENT穩定，只需看一下表中數值是否穩定即可。電流是電壓的一半加一或一半加二。）等Beam Current值穩定在60－62至少5分鐘時間，用鍵盤開始升壓程式。如果電壓值不能穩定，請聯繫值班老師；用鍵盤鍵入P1，使銀屏顯示第一頁，然後鍵入RUN，銀屏將問“start HT”，鍵入120，然後按“enter”，銀屏會顯示“End HT”，鍵入160，按“enter”鍵，銀屏會顯示“？？？”，鍵入10，電鏡隨之會自動開始升壓，此時按下右側HT wobbler。等這第一步升壓完成後，再按HT wobbler停止webbler工作，注意觀察左側Beam Current值是否穩定在80－82，如不穩定等10－20分鐘。如穩定，重複剛才的操作，只不過將start HT改為160，end HT改為180，等升壓到180KV時，此時Beam Current應在92附近。如穩定，繼續升壓，將start HT改為180，end HT改為200，升壓結束時，Beam Current應該在102。（該步驟為升高壓。120—200Kv，用左邊的鈕設定。在螢幕上加電壓，打開鍵盤輸入run回車；出現HT start，輸120回車； 出現HT stop，輸160回車。如此三次加高壓到200kv。Total time，輸10min；HT step，輸10。）再次觀察銀屏第三頁，檢察V1－V3是否已經正常打開，P1－P5值是否在正常範圍；右下的SIP顯示的真空是否在10-5級，一切正常，按下左側面板filament的ON鍵，打開燈絲，等燈絲電流穩定（約2－4分鐘），最後的燈絲電流應該在105左右。觀察是否有正常光斑。
樣品製備
一、樣品要求
1．粉末樣品基本要求
（1）單顆粉末尺寸最好小於1μm；
（2）無磁性；
（3）以無機成分為主，否則會造成電鏡嚴重的污染，高壓跳掉，甚至擊壞高壓槍；
2．塊狀樣品基本要求
（1）需要電解減薄或離子減薄，獲得幾十納米的薄區才能觀察；
（2）如晶粒尺寸小於1μm，也可用破碎等機械方法製成粉末來觀察；
（3）無磁性；
（4）塊狀樣品製備複雜、耗時長、工序多、需要由經驗的老師指導或製備；樣品的製備好壞直接影響到後面電鏡的觀察和分析。所以塊狀樣品製備之前，最好與TEM的老師進行溝通和請教，或交由老師製備。
二、送樣品前的準備工作
1．目的要明確：（1）做什麼內容（如確定納米棒的生長方向，特定觀察分析某個晶面的缺陷，相結構分析，主相與第二相的取向關係，界面晶格匹配等等）；（2）希望能解決什麼問題；
2．樣品通過X-Ray粉末衍射（XRD）測試、並確定結構後，再決定是否做HRTEM；這樣即可節省時間，又能在XRD的基礎上獲得更多的微觀結構信息。
3．做HRTEM前，請帶上XRD數據及其他實驗結果，與HRTEM老師進行必要的溝通，以判斷能否達到目的；同時HRTEM老師還會根據您的其他實驗數據，向您提供好的建議，這樣不但能滿足您的要求，甚至使測試內容做得更深，提高論文的檔次。
三、粉末樣品的製備
1．選擇高質量的微柵網（直徑3mm），這是關係到能否拍攝出高質量高分辨電鏡照片的第一步；（註：高質量的微柵網本實驗室還不能製備，是外購的，價格20元/只；普通碳膜銅網免費提供使用。）
2．用鑷子小心取出微柵網，將膜面朝上（在燈光下觀察顯示有光澤的面，即膜面），輕輕平放在白色濾紙上；
3．取適量的粉末和乙醇分別加入小燒杯，進行超聲振盪10~30min，過3~5 min後，用玻璃毛細管吸取粉末和乙醇的均勻混合液，然後滴2~3滴該混合液體到微柵網上（如粉末是黑色，則當微柵網周圍的白色濾紙表面變得微黑，此時便適中。滴得太多，則粉末分散不開，不利於觀察，同時粉末掉入電鏡的幾率大增，嚴重影響電鏡的使用壽命；滴得太少，則對電鏡觀察不利，難以找到實驗所要求粉末顆粒。建議由老師製備或在老師指導下製備。）
4．等15 min以上，以便乙醇儘量揮發完畢；否則將樣品裝上樣品台插入電鏡，將影響電鏡的真空。
四、塊狀樣品製備
1．電解減薄方法
用於金屬和合金試樣的製備。（1）塊狀樣切成約0.3mm厚的均勻薄片；（2）用金剛砂紙機械研磨到約120~150μm厚；（3）拋光研磨到約100μm厚；（4）沖成Ф3mm 的圓片；（5）選擇合適的電解液和雙噴電解儀的工作條件，將Ф3mm 的圓片中心減薄出小孔；（6）迅速取出減薄試樣放入無水乙醇中漂洗乾淨。
注意事項：
（1）電解減薄所用的電解液有很強的腐蝕性，需要注意人員安全，及對設備的清洗；
（2）電解減薄完的試樣需要輕取、輕拿、輕放和輕裝，否則容易破碎，導致前功盡棄；
2. 離子減薄方法
用於陶瓷、半導體、以及多層膜截面等材料試樣的製備。塊狀樣製備（1）塊狀樣切成約0.3mm厚的均勻薄片；（2）均勻薄片用石蠟貼上於超音波切割機樣品座上的載玻片上；（3）用超音波切割機沖成Ф3mm 的圓片；（4）用金剛砂紙機械研磨到約100μm厚；（5）用磨坑儀在圓片中央部位磨成一個凹坑，凹坑深度約50~70μm，凹坑目的主要是為了減少後序離子減薄過程時間，以提高最終減薄效率；（6）將潔淨的、已凹坑的Ф3mm 圓片小心放入離子減薄儀中，根據試樣材料的特性，選擇合適的離子減薄參數進行減薄；通常，一般陶瓷樣品離子減薄時間需2~3天；整個過程約5天。
注意事項：
（1）凹坑過程試樣需要精確的對中，先粗磨後細磨拋光，磨輪負載要適中，否則試樣易破碎；
（2）凹坑完畢後，對凹坑儀的磨輪和轉軸要清洗乾淨；
（3）凹坑完畢的試樣需放在丙酮中浸泡、清洗和涼乾；
（4）進行離子減薄的試樣在裝上樣品台和從樣品台取下這二過程，需要非常的小心和細緻的動作，因為此時Ф3mm薄片試樣的中心已非常薄，用力不均或過大，很容易導致試樣破碎。
（5）需要很好的耐心，欲速則不達。
套用
透射電子顯微鏡在材料科學、生物學上套用較多。由於電子易散射或被物體吸收，故穿透力低，樣品的密度、厚度等都會影響到最後的成像質量，必須製備更薄的超薄切片，通常為50～100nm。所以用透射電子顯微鏡觀察時的樣品需要處理得很薄。常用的方法有：超薄切片法、冷凍超薄切片法、冷凍蝕刻法、冷凍斷裂法等。對於液體樣品，通常是掛預處理過的銅網上進行觀察。
