为什么电子显微镜需要真空系统？

由于电子在空气中行进的速度很慢，所以必须由真空系统保持电镜的真空度，否则，空气中的分子会阻挠电子束的发射而不能成像。用两种类型的真空泵串连起来获得电子显微镜镜筒中的真空，当电子显微镜启动时，第一级旋转式真空泵(rotarypump)获得低真空，作为二级泵的预真空；第二级采用油扩散泵(oildiffusionpump)获得高真空。
扫描电镜使用高能电子束对物体进行扫描成像，为了保证成像分辨率，需要把电子束像光束一样准直和聚焦。而如果不是真空或者真空度不够的话，高能的电子束撞在空气分子上被吸收或散射，准直性被破坏掉，没有办法成像。

 

真空有两个作用：一个是可以防止空气分子对电子的散射，导致电子束不能良好聚焦；还有一个是避免与空气分子碰撞后电子能量的损失。
真空对于电子显微镜的重要性：真空对电子显微镜有非常重要的作用。电子显微镜工作时，整个电子束路径与待分析的样品一起都会置于高真空的环境，如果真空度不够高，电子枪的栅极与阳极间可能会产生极间放电进而烧断灯丝，电子束与残留空气粒子发生碰撞还会导致散射，这种散射会导致电子束中的电子无法到达样品，或者分析失真。
电子显微镜对真空的要求：为了使电子束中的电子尽量不受阻碍地移动，电子显微镜的真空度通常需要达到1E-7mbar量级的高真空，甚至1E-10mbar量级的超高真空；除了真空度，真空泵工作时的振动水平也非常关键。由于电子束的截面小，在样品上的定位精度很高，只有处于振动水平极低的环境中，才能保持这种精度；另外，为了避免油蒸汽污染样品或显微镜内部元件，最好采用无油干式的真空泵。

审核编辑 黄宇