透過型電子顕微鏡装置

透過型電子顕微鏡（TEM）は、3つの基本システムを備えたタイプの電子顕微鏡です。（1）電子ビームを生成する電子銃と、ビームを物体に集束させるコンデンサーシステム、（2）画像生成試料を通過する電子を集束して実際の非常に拡大された画像を形成する、対物レンズ、可動試料ステージ、中間レンズとプロジェクターレンズで構成されるシステム、および（3）電子画像を変換する画像記録システム人間の目に見える何らかの形に。画像記録システムは通常、画像を表示して焦点を合わせるための蛍光スクリーンと、永久的な記録のためのデジタルカメラで構成されています。さらに、ポンプとそれに関連するゲージとバルブで構成される真空システム、および電源が必要です。

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電子銃とコンデンサーシステム

電子源であるカソードは、加熱されたV字型のタングステンフィラメント、または高性能機器では、六ホウ化ランタンなどの鋭く尖った棒状のロッドです。フィラメントは、ウェーネルトシリンダーと呼ばれることもある制御グリッドに囲まれており、中央の開口部はカラムの軸に配置されています。カソードの頂点は、この開口部、またはこの開口部のすぐ上または下に配置されます。陰極と制御グリッドは、所望の加速電圧に等しい負の電位にあり、機器の他の部分から絶縁されています。電子銃の最後の電極は陽極であり、軸方向の穴を持つ円盤の形をしています。電子はカソードとシールドを離れ、アノードに向かって加速し、高電圧の安定化が適切であれば、一定のエネルギーで中央の開口部を通過します。電子銃の制御と位置合わせは、満足な動作を保証する上で重要です。

ビームの強度と角度開口は、ガンと試料の間のコンデンサーレンズシステムによって制御されます。単一のレンズを使用して、ビームを物体に集束させることができるが、より一般的には、二重コンデンサーが使用される。この場合、第1レンズは強力で、光源の縮小画像を生成します。この画像は、第2レンズによって物体に結像されます。このような配置は、電子銃とオブジェクトステージの間のスペースの経済的であり、より柔軟です。これは、ソースのイメージのサイズの縮小（したがって、試料上の照明領域の最終サイズ）を制御することによって大幅に変更できるためです。最初のレンズ。小さなスポットサイズを使用すると、加熱と照射による試料の乱れが最小限に抑えられます。

画像生成システム

試料グリッドは、移動可能な試料ステージの小さなホルダーに搭載されています。対物レンズは通常短い焦点距離（1〜5 mm [0.04〜0.2インチ]）であり、プロジェクターレンズまたはレンズによってさらに拡大された実際の中間像を生成します。単一のプロジェクターレンズで5：1の倍率範囲を提供でき、プロジェクターで交換可能なポールピースを使用することにより、より広い倍率範囲を得ることができます。最近の機器は、2つのプロジェクターレンズ（1つは中間レンズと呼ばれます）を使用して、より広い倍率範囲を可能にし、顕微鏡の列の物理的な長さを相応に増加させることなく全体の倍率を大きくします。

画像の安定性と明るさの実用的な理由から、顕微鏡はスクリーン上で1,000〜250,000倍の最終倍率が得られるように操作されることがよくあります。より高い最終倍率が必要な場合は、写真またはデジタル拡大によって取得できます。電子顕微鏡での最終画像の品質は、さまざまなレンズが互いに、また照明システムに合わせられるさまざまな機械的および電気的調整の精度に大きく依存します。レンズには高度な安定性の電源が必要です。最高水準の解像度を得るには、100万分の1以上の電子的安定化が必要です。現代の電子顕微鏡の制御はコンピュータによって行われ、専用のソフトウェアがすぐに利用できます。

画像記録

電子画像は単色で、顕微鏡のカラムの底に取り付けられた蛍光スクリーンに電子を落とすか、コンピューターのモニターに表示するために画像をデジタルで取り込むことにより、目に見えるようにする必要があります。コンピューター化された画像はTIFFやJPEGなどの形式で保存され、公開前に分析または画像処理することができます。画像の特定の領域、または指定された特性を持つピクセルを識別することにより、モノクロ画像に偽色を追加できます。これは視覚的な解釈と教育の助けとなり、生の画像から視覚的に魅力的な写真を作成できます。