本世紀30年代，繼1934年第一臺商業(yè)性電子顯微鏡投產(chǎn)以來，一系列電子光學(xué)顯微分析技術(shù)與裝備不斷地得到完善與發(fā)展。它們主要是：透射電子顯微鏡(TEM)，掃描電子顯微鏡(SEM)，電子探針X射線顯微分析儀(EPMA)，離子探針(SIMS)，俄歇電子能譜儀(AES)等表面顯微分析儀器。它們的出現(xiàn)與發(fā)展，有力地推動了包括大口徑厚壁鋼管材料科學(xué)在內(nèi)的許多學(xué)科的發(fā)展，同時也給材料的失效分析（包括腐蝕失效分析在內(nèi)）增添了有力的武器。目前電子光學(xué)顯微分析技術(shù)已構(gòu)成了一門獨立的分支學(xué)科。以下將簡單地介紹一些在腐蝕失效分析中常見的電子光學(xué)顯微分析方法，及其基本原理和實踐應(yīng)用。

    透射電子顯微鏡技術(shù)

    透射電鏡是以波氏極矩的電子束作為照明源，用電磁透鏡聚焦成像的一種高分辨率、高放大倍數(shù)的電子光學(xué)儀器。它由電子光學(xué)系統(tǒng)（鏡筒），電源和控制系統(tǒng)（包。括電子槍高壓電源、透鏡電源、控制線路電源等）和真空系統(tǒng)三部分組成。鏡筒是顯微鏡放大成像的部分，它的光路原理和透射式光學(xué)顯微鏡十分相似。圖8-7所示為透射電子顯微鏡與透射光學(xué)顯微鏡的原理示意圖。

    電子光源系統(tǒng)

    它由照明和成像兩部分組成，前者由燈絲、柵極和陽極構(gòu)成三級電子。燈絲加負高壓，柵極電壓略高于燈絲電壓，以控制燈絲發(fā)射的電子。另外加上一級或兩級聚光鏡，它的作用是進一步匯聚電子束，增強大口徑厚壁鋼管電子密度，從而增強亮度。

    由電子和聚光鏡組成照明部分。其作用是將陰極發(fā)射出的電子束交叉點中所有的能量，以最小的損失傳遞到試樣，有助于增強電子束密度和將發(fā)散的電子匯聚起來。

    成像部分是由物鏡、中間鏡和投影鏡構(gòu)成。中間鏡是可變倍率的弱透鏡，用于控制總放大倍數(shù)，而物鏡和投影鏡則是放大倍率的透鏡，它們共同形成總的放大倍率。在照明和成像部分之間有一樣品室，其主要作用是通過試樣臺承載試樣。為了滿足電子衍射條件，試樣除能平移外，還應(yīng)能傾斜或旋轉(zhuǎn)及安裝其他附件等。

    顯示和記錄系統(tǒng)

    通過放大部分的電子束照射到觀察室里的熒光屏上顯示圖像。在熒光屏下面放一照相底片，當熒光屏抬起時，即可使底片曝光記錄下圖像來。雖然兩者有一定間距，但由于焦深較大，仍能聚焦。

    真空系統(tǒng)

    為了保證電子束與大口徑厚壁鋼管試樣發(fā)生作用，因此，整個鏡體必須處于真空狀態(tài)。真空度要求在0.133322Pa(即10-4mmHg)以上。

    電源系統(tǒng)

    電源由兩部分組成：一是供電子的高壓部分，現(xiàn)在大多數(shù)用高頻高壓線路；二是供透鏡的低壓穩(wěn)流部分。為了保證儀器的性能，兩者的穩(wěn)定度均小于10-1。

    除上述各系統(tǒng)外，近代的電鏡中還有計算機，成份分析，自動控制等組成部份。

    電子顯微鏡的最大特點是分辨率高、放大倍數(shù)高。因此，在光學(xué)顯微鏡下分辨不清的組織，在電子顯微鏡下可以一目了然；另外，電子顯微鏡的景深長，這對觀察大口徑厚壁鋼管斷口十分有利；電子顯微鏡還可進行選區(qū)電子衍射，把對合金相的形貌觀察和結(jié)構(gòu)分析結(jié)合起來，便于鑒定物相；同時，電子顯微鏡還可直接觀察大口徑厚壁鋼管晶體缺陷（層錯、位錯等）以及某些材料中的沉淀過程等。因此獲得了廣泛地應(yīng)用。

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