TDX-200透射电子显微镜灯丝像的调节

　　0引言

　　通常将产生、加速及会聚高能量密度电子流的装置称为电子枪。电子枪是透射电子显微镜电子光学系统主要部件之一。在实际的操作中，合轴调整后的灯丝像的亮度及尺寸可以相应的反映出电子枪自身的性能参数，能量发散度越小的电子枪在相同条件下可以得到更亮的灯丝像。不同类型的电子枪原理结构及性能特性各不相同，但他们的意义都是为透射电镜产生一个基础的照明光源，因此我们需要通过一系列的调整手段，使得电子枪的性能发挥到所设定的要求，为透射电镜后续的功能实现打好基础。透射电镜的调试因各种型号的结构各异，其方法与步骤也有很大的区别。从原理上来说，透射电镜灯丝像的调节方法主要是通过机械合轴和电磁合轴，使得电子枪形成的电子源与透射电镜的照明系统达到良好的合轴。本文主要结合课题室透射电子显微镜TDX-200实际情况，研究透射电子显微镜灯丝像的具体调节步骤，通过分析和总结得到了一整套详细的调节方法，得到了比较理想的灯丝像，对具有类似结构的 透射 电 镜的 灯丝像 调节 有 指 导意义。

　　1电子枪的电子源

　　从电子枪阴极发射的电子束，在静电透镜中聚焦形成的“第一交叉斑”，常常被称作电子源。其直径为do，一般为20～100μm，与加速电压形成的静电场强大小有关。电子源是电磁透镜(聚光镜，物镜)进行聚焦成像的“物”而存在，经过三级电磁透镜缩放，成为具有纳米尺度的微小电子束斑，用于揭示微小区域物质信息。

　　本文所研究的电子枪主要为热电子发射型电子枪。热电子发射型电子枪一般由三极构成，第一极为阴极灯丝，第二极是控制电子束形状和发射强度的，称为控制极，第三极是阳极，它使从阴极发射出的电子获得较高的动能，形成定向高速电子流，因此阳极又称为加速极。本文中电子枪采用的灯丝为发叉式钨灯丝电子枪。阴极材料是钨丝，熔点是3650K，功函数4.5ev(功函数与晶体取向有关，单晶310为4.2ev)，2　500～2　800K有较强的的电流发射密度(1～2A/cm)。钨丝阴极特点是稳定，制备工艺简单，应用十分广泛。其结构示意图如1　　所示[2]。

　　2灯丝像

　　为了发挥仪器的最佳设计性能，透射电镜在工作状态时要求精确的合轴，原则上要求从电子枪到各透镜，直到荧光屏中心，各光学部件的轴彼此重合，即位于同一轴线。但因为机械公差达不到这个精确度，因此必须对主要的光学部件进行调节，以最大限度地满足合轴要求。一台合轴不好的透射电镜，不仅操作不便，更重要的是导致像差的增加，降低透射电镜的分辨率，而且照明亮度也不均匀，当任一透镜的电流或电压变化时，都会引起像和照明的扫动。这意味着当我们在聚焦、改变放大率或改变亮度后，都必须重新把像和光斑调回到荧光屏中心，这给操作带来极大地不便。当透射电镜在高倍率工作时，这种情况尤为严重.