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    透射電子偏光顯微鏡的工作原理是電子束穿過樣品后通過電子透鏡放大成像。雖然有幾萬乃至上百萬伏特電位的加速.無奈電子質量太小，單個電子的能最仍然有限，所以能被電子穿透的材料必須非常薄，也就是說透射電鏡的樣品要求非常薄，電子才能在熒光屏上成像。透射電子偏光顯微鏡能直接觀察的樣品必須是薄膜狀的。當樣品達到一定厚度時，要觀察其表面狀貌，就需要專門制作完全反映它們狀貌的薄膜。具體方法是用一定的膠體，如火棉膠等涂硯在樣品欲觀察的表面上，等膠體固化后成為負膜，揭下負膜將其放在鍍膜機中鍍制正膜，一般為碳膜。溶解除去負膜后得到正確重現樣品觀察面狀貌的碳膜，將碳膜放人顯微鏡中觀察。

    透射電鏡非常適合觀察生物切片及化學、物理薄膜。像考古學中動物、植物的表皮分析，細胞組織觀察以及晶體薄膜的結晶錯位和相差、位差分析等等。對于金屬樣品，如果能制成薄腆，還可以進行選區(qū)衍射或高分辨衍射。

    對于較厚的樣品，電子束因為能反不夠而無法穿透，即使可以穿透，電子透過樣品后能童損失較大，可能會發(fā)生速度離散，從而帶來較大的色差，嚴重影響成像質最。用復制的材料表面樣品可以觀察到材料的表面情況，如果是斷裂表面，可以看到疲勞線、滑移帶，然后追溯到斷裂源是有雜質、有氣泡還是有細裂紋，進而判斷斷裂發(fā)生的原因來自材料本身還是因為加工不當而引起的，另外，從表面狀貌還可以看到材料形成的不同條件引起材料結構的不同，從而分析材料加工條件及生產過程的控制。圖8.11是不銹鋼薄膜中觀察到的結晶的錯位情況，從中可以清楚看到中心處一個結晶錯位，圖8. 12周期性應力作用后的銅的滑移帶的電子偏光顯微鏡照片，由此照片分析應力的作用情況，從而分析其來源并找到避免應力的方法。圖8.13是一種鋼材在不同退火條件下的不同結構電子偏光顯微鏡照片，從中可以清楚地看到不同退火溫度對其材料結構的影響。

    電子在穿透樣品時經歷的各種相互作用使透射電子和散射電子中帶有材料信息.例如利用散射吸收引起的反差可獲得樣品的質量密度的分布信息。對更薄的樣品，由電子波的相位變化引起的相位反差，可顯示出原子排列的圖像，從而提供結構與某些化學成分信息。但是。相位反差的形成過程中，透射波只是起了參考波的作用，所帶信息有限。所以材料分析不是透射電子偏光顯微鏡的主要用途。