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透射电子显微镜的成像原理可分为三种情况：

吸收像：当电子射到质量、密度大的样品时，主要的成相作用是散射作用。样品上质量厚度大的地方对电子的散射角大，通过的电子较少，像的亮度较暗。早期的透射电子显微镜都是基于这种原理。

衍射像：电子束被样品衍射后，样品不同位置的衍射波振幅分布对应于样品中晶体各部分不同的衍射能力，当出现晶体缺陷时，缺陷部分的衍射能力与完整区域不同，从而使衍射波的振幅分布不均匀，反映出晶体缺陷的分布。

相位像：当样品薄至100Å以下时，电子可以穿过样品，波的振幅变化可以忽略，成像来自于相位的变化。

聚光镜处在电子的下方，一般由2～3级组成，从上至下依次称为、第2聚光镜（以C1 和C2表示）。关于电磁透镜的结构和工作原理已经在上一节中介绍，电镜中设置聚光镜的用途是将电子发射出来的电子束流会聚成亮度均匀且照射范围可调的光斑，投射在下面的样品上。C1和C2的结构相似，但极靴形状和工作电流不同，所以形成的磁场强度和用也不相同。C1为强磁场透镜，C2为弱磁场透镜，各级聚光镜组合在一起使用，可以调节照明束斑的直径大小，从而改变了照明亮度的强弱，在电镜操纵面板上一般都设有对应的调节旋扭。

一般电镜在第2聚光镜中和物镜中各装有2组消像器，称为聚光镜消像散器和物镜消像散器。聚光镜产生的像散可从电子束斑的椭圆度上看出，它会造成成像面上亮度不均匀和限制分辨率的提高。调整聚光镜消像散器（镜体操作面板上装有对应可调旋钮），使椭圆形光斑恢复到接近圆状即可基本上消除聚光镜中存在的像散。物镜像散能在很大程度上影响成像质量，消除起来也比较困难。通常使用放大镜观察样品支持膜上小孔在欠焦时产生的费涅尔圆环的均匀度，或者使用专门的消像散标本来调整消除，这需要一定的经验和操作技巧。在一些电镜机型之中，开始出现了自动消像散和自动聚焦等新功能，为电镜的使用和操作提供了极大的方便。

要获得一张清晰的电镜照片，必须要能够做好基本的电镜操作、以及针对各种样品做出工作条件的优化。

基本操作包括熟练的调节对焦和消像散。对焦相对容易，改变焦距，直至图像清楚的时刻即为合焦。在偏离焦距较多的时候可以用较高的灵敏度，在合焦点附近调低灵敏度，以便进行对焦。

基本操作中消像散相对来说比较麻烦，特别是像散很大时，对于很多初学者来说调节比较困难。不过前面已经介绍了像散的产生，电子束由于不再是圆形，所以在像散未消除的情况下，图像是不清晰的。不过其中有两个特殊的位置，即光学中的子午和弧矢，在这两个位置上束斑完全成正交的直线。而明晰圆一般在弧矢和子午的中间。