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由电子发射的电子束可达30keV,经会聚透镜、物镜缩小和聚焦,在样品表面形成一个具有一定能量、强度、斑点直径的电子束。在扫描线圈的磁场作用下,入射电子束在样品表面上按照一定的空间和时间顺序做光栅式逐点扫描。由于入射电子与样品之间的相互作用,将从样品中激发出二次电子。由于二次电子收集极的作用,可将各个方向发射的二级电子汇集起来,再将加速极加速射到闪烁体上,转变成光信号,经过光导管到达光电倍增管,使光信号再转变成电信号。这个电信号又经视频放大器放大并将其输送至显像管的栅极,调制显像管的亮度。因而,再荧光屏上呈现一幅亮暗程度不同的、反映样品表面形貌的二次电子象。

如前所述,通过调整磁透镜使得成像的光圈处于透镜的后焦平面处而不是像平面上,半薄切片检测服务,就会产生衍射图样。对于单晶体样品,衍射图样表现为一组排列规则的点,对于多晶或无定形固体将会产生一组圆环。对于单晶体,衍射图样与电子束照射在样品的方向以及样品的原子结构有关。通常仅仅根据衍射图样上的点的位置与观测图像的对称性就可以分析出晶体样品的空间群信息以及样品晶体方向与电子束通路的方向的相对关系。

曝光控制有手控和自控两种方法,快门启动装置通常并联在活动荧光屏板的扳手柄上。电子束流的大小可由探测器检测,给操作者以曝光指示;或者应用全自动曝光模式由计算机控制,按程序选择曝光亮度和曝光时间完成影像的拍摄记录。现代电镜都可以在底片上打印出每张照片拍摄时的工作参数,如:加速电压值、放大率 、微米标尺、简要文字说明、成像日期、底片序列号及操作者注解等备查的记录参数。观察室与照相室之间有真空隔离阀。以便在更换底片时,只打开照相室而不影响整个镜筒的真空。

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