電子顯微鏡（Electron Microscope，簡(jiǎn)稱(chēng)EM）是一種高分辨率顯微鏡，用于觀察微觀尺度的物體和結(jié)構(gòu)。在電子顯微鏡中，檢測(cè)器和圖像形成系統(tǒng)起著關(guān)鍵作用，用于接收和轉(zhuǎn)換電子束與樣品相互作用產(chǎn)生的信號(hào)，并生成最終的圖像。下面將詳細(xì)介紹電子顯微鏡的常見(jiàn)檢測(cè)器和圖像形成過(guò)程。
透射電子顯微鏡（Transmission Electron Microscope，TEM）：
透射電子顯微鏡是一種通過(guò)樣品透射電子來(lái)形成圖像的電子顯微鏡。在TEM中，常見(jiàn)的檢測(cè)器和圖像形成系統(tǒng)包括：
透射電子檢測(cè)器（Transmission Electron Detector）：透射電子檢測(cè)器位于樣品的背面，用于接收透過(guò)樣品的電子束，并將其轉(zhuǎn)換為電信號(hào)。常見(jiàn)的透射電子檢測(cè)器包括熒光屏幕、敏感板或熒光探測(cè)器等。
電子透鏡系統(tǒng)（Electron Lens System）：透射電子顯微鏡中的電子透鏡系統(tǒng)包括物鏡透鏡、對(duì)焦透鏡和次級(jí)透鏡等，用于控制和聚焦透射電子束，從而形成清晰的圖像。
圖像記錄系統(tǒng)（Image Recording System）：透射電子顯微鏡的圖像記錄系統(tǒng)用于捕捉和記錄透射電子圖像。常見(jiàn)的圖像記錄系統(tǒng)包括底片攝影、數(shù)字相機(jī)和CCD（電荷耦合器件）等。
掃描電子顯微鏡（Scanning Electron Microscope，SEM）：
掃描電子顯微鏡是一種通過(guò)掃描樣品表面并測(cè)量電子信號(hào)來(lái)形成圖像的電子顯微鏡。在SEM中，常見(jiàn)的檢測(cè)器和圖像形成系統(tǒng)包括：
次級(jí)電子檢測(cè)器（Secondary Electron Detector）：次級(jí)電子檢測(cè)器位于樣品表面上方，用于接收由次級(jí)電子（從樣品表面發(fā)射出的電子）組成的電子束，并將其轉(zhuǎn)換為電信號(hào)。次級(jí)電子檢測(cè)器通常提供高對(duì)比度和表面拓?fù)湫畔ⅰ?/span>
后向散射電子檢測(cè)器（Backscattered Electron Detector）：后向散射電子檢測(cè)器接收由樣品表面反射的高能電子，這些電子的能量與樣品的組成和密度有關(guān)。后向散射電子檢測(cè)器提供元素特征和材料分析的信息。
X射線能譜儀（Energy-dispersive X-ray Spectroscopy，EDX）：EDX檢測(cè)器用于檢測(cè)由樣品表面生成的特征X射線，并將其轉(zhuǎn)換為能譜圖。通過(guò)分析能譜圖，可以確定樣品的元素組成和相對(duì)含量。
圖像形成過(guò)程：
在電子顯微鏡中，圖像的形成是通過(guò)電子束與樣品相互作用并產(chǎn)生的信號(hào)來(lái)實(shí)現(xiàn)的。這些信號(hào)可以是透射電子、次級(jí)電子、后向散射電子或X射線等。電子束與樣品相互作用會(huì)改變電子束的性質(zhì)，例如透射電子的相位和振幅，次級(jí)電子和后向散射電子的能量和方向等。檢測(cè)器接收并轉(zhuǎn)換這些信號(hào)為電信號(hào)，然后通過(guò)放大、濾波和轉(zhuǎn)換等處理，最終形成可視化的圖像。
圖像的形成過(guò)程可以通過(guò)以下步驟概括：
電子束的發(fā)射和聚焦：電子束由電子源產(chǎn)生，并經(jīng)過(guò)透鏡系統(tǒng)聚焦成一個(gè)細(xì)束。
電子束與樣品的相互作用：電子束與樣品相互作用，產(chǎn)生各種信號(hào)，如透射電子、次級(jí)電子、后向散射電子或X射線等。
信號(hào)的檢測(cè)和轉(zhuǎn)換：檢測(cè)器接收并轉(zhuǎn)換相應(yīng)的信號(hào)為電信號(hào)。
電信號(hào)的處理和放大：電信號(hào)經(jīng)過(guò)放大和濾波等處理，以增強(qiáng)信號(hào)的強(qiáng)度和對(duì)比度。
圖像的記錄和顯示：經(jīng)過(guò)處理的電信號(hào)通過(guò)圖像記錄系統(tǒng)記錄下來(lái)，如底片攝影、數(shù)字相機(jī)或計(jì)算機(jī)顯示器等。
通過(guò)適當(dāng)?shù)臋z測(cè)器和圖像形成系統(tǒng)的選擇和調(diào)整，電子顯微鏡可以提供高分辨率、清晰的圖像，從而揭示微觀世界的奧秘，并為科學(xué)研究和工程應(yīng)用提供有力的工具和技術(shù)支持。
總結(jié)起來(lái)，電子顯微鏡的檢測(cè)器和圖像形成系統(tǒng)是將電子束與樣品相互作用的信號(hào)轉(zhuǎn)換為最終圖像的關(guān)鍵組成部分。透射電子顯微鏡中常見(jiàn)的檢測(cè)器包括透射電子檢測(cè)器、次級(jí)電子檢測(cè)器和X射線能譜儀，而掃描電子顯微鏡中常見(jiàn)的檢測(cè)器包括次級(jí)電子檢測(cè)器和后向散射電子檢測(cè)器。圖像的形成過(guò)程包括電子束的發(fā)射和聚焦、電子束與樣品的相互作用、信號(hào)的檢測(cè)和轉(zhuǎn)換、電信號(hào)的處理和放大，以及圖像的記錄和顯示。通過(guò)優(yōu)化和調(diào)整檢測(cè)器和圖像形成系統(tǒng)，電子顯微鏡可以提供高質(zhì)量的圖像，用于研究和分析微觀結(jié)構(gòu)和材料的特性。
