電子顯微鏡相關(guān)知識(shí)

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上電子顯微鏡相關(guān)知識(shí)電子顯微鏡是利用電子光學(xué)原理，利用電子束和電磁透鏡代替光束和光學(xué)透鏡進(jìn)行成像，使物質(zhì)的顯微結(jié)構(gòu)在非常高的放大倍數(shù)下成像的光學(xué)儀器。 近年來(lái)，電鏡（電子顯微鏡）的研究與制造在很大的方面取得了不錯(cuò)的發(fā)展：一方面，隨著電鏡的分辨率不斷改善提高，透射電鏡的點(diǎn)分辨率與晶格分辨率最高可達(dá)到0.1nm左右，通過(guò)電鏡，人們已經(jīng)能夠直接觀察到所觀測(cè)物質(zhì)的原子像與各原子面的晶格像；其中在電子顯微鏡中，最常使用的莫過(guò)于透射電子顯微鏡了。另一方面，除透射電子顯微鏡外，還發(fā)展了多種電鏡，如掃描電子顯微鏡、分析電鏡等。電子顯微鏡的分辨本領(lǐng)雖已超于光學(xué)顯微鏡，但電子顯微鏡因需在真

2、空條件下工作，所以很難觀察活的生物，而且電子束的照射也會(huì)使生物樣品受到輻照損傷。接下來(lái)我們通過(guò)以下幾個(gè)方面具體了解電子顯微鏡。電子顯微鏡原理目前，電子顯微鏡以用于各領(lǐng)域，用于確定物質(zhì)的物相結(jié)構(gòu)與形貌分析。常用的電鏡有透射電子顯微鏡和掃描電子顯微鏡。下面主要介紹這兩種電子顯微鏡的工作原理：一、透射電子顯微鏡（TEM）透射電子顯微鏡又稱透射電鏡或電鏡，切記不可叫做透鏡，是使用最為廣泛的一類(lèi)電鏡。工作原理：在真空條件下，電子束經(jīng)高壓加速后，穿透樣品時(shí)形成散射電子和透射電子，它們?cè)陔姶磐哥R的作用下在熒光屏上成像。通過(guò)襯度來(lái)顯示圖像。真空原因：實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，任何高速運(yùn)動(dòng)的電子在遇到障礙物時(shí)均產(chǎn)生碰撞輻射x射

3、線，因此需要真空主要優(yōu)點(diǎn)：高分辨率，高放大倍數(shù)，可連續(xù)調(diào)節(jié)的放大倍數(shù)，可進(jìn)行微區(qū)結(jié)構(gòu)分析與形貌分析相關(guān)知識(shí)：透射電子：當(dāng)樣品厚度小于電子有效穿透厚度時(shí)，部分電子將穿過(guò)樣品而成為透射電子透射電子顯微鏡結(jié)構(gòu)：電子顯微鏡由電子光學(xué)系統(tǒng)、真空系統(tǒng)和供電系統(tǒng)三部分組成，下面分別介紹三部分：l 電子光學(xué)系統(tǒng)電子光學(xué)系統(tǒng)主要有照明系統(tǒng)、成像系統(tǒng)、觀察與記錄系統(tǒng)，這些部件通常是自上而下地裝配成一個(gè)柱體。照明系統(tǒng)包括能發(fā)射電子束的電子槍、聚光鏡、相應(yīng)的平移對(duì)中傾斜調(diào)節(jié)裝置。電子透鏡是電子顯微鏡鏡筒中最重要的部件，它用電場(chǎng)或磁場(chǎng)對(duì)電子產(chǎn)生會(huì)聚，使電子做近軸圓錐螺旋曲線運(yùn)動(dòng)，交在軸線上，所以稱為電子透鏡。可分為靜電

4、透鏡和電磁透鏡。現(xiàn)代電子顯微鏡大多采用電磁透鏡，由很穩(wěn)定的直流勵(lì)磁電流通過(guò)帶極靴的線圈產(chǎn)生的強(qiáng)磁場(chǎng)使電子聚焦。成像系統(tǒng)包括物鏡、中間鏡、投影鏡，采用三級(jí)成像放大系統(tǒng)。l 真空系統(tǒng)1、為了保證真在整個(gè)通道中只與試樣發(fā)生相互作用，而不與空氣分子發(fā)生碰撞，因此，整個(gè)電子通道從電子槍至照相底板盒都必須置于真空系統(tǒng)之內(nèi)，一般真空度為10-410-7毫米汞柱。l 供電系統(tǒng)透射電鏡需要兩部分電源：一是供給電子槍的高壓部分，二是供給電磁透鏡的低壓穩(wěn)流部分。電源的穩(wěn)定性是電鏡性能好壞的一個(gè)極為重要的標(biāo)志。所以，對(duì)供電系統(tǒng)的主要要求是產(chǎn)生高穩(wěn)定的加速電壓和各透鏡的激磁電流，如果電流不穩(wěn)定，將會(huì)產(chǎn)生色差。二、掃描電

5、子顯微鏡掃描電子顯微鏡又稱掃描電鏡，主要用于觀察樣品的表面形貌分析。工作原理：掃描電鏡是利用電子束轟擊樣品產(chǎn)生的物理信號(hào)進(jìn)行分析，其中主要利用二次電子信號(hào)成像來(lái)觀察樣品的表面形態(tài)。用電子束在樣品表面掃描，轟擊樣品表面放出二次電子，檢測(cè)器收集，形成電信號(hào)運(yùn)送到顯像管，在熒光屏上顯示物體的像。主要優(yōu)點(diǎn)：景深長(zhǎng)焦深大，高放大倍數(shù)，連續(xù)改變的放大倍數(shù)。電子顯微鏡的缺點(diǎn)1. 在電子顯微鏡中樣本必須在真空中觀察，因此無(wú)法觀察活樣本，隨著技術(shù)的進(jìn)步，環(huán)境掃描電鏡將逐漸實(shí)現(xiàn)直接對(duì)活樣本的觀察；2. 在處理樣本時(shí)可能會(huì)產(chǎn)生樣本本來(lái)沒(méi)有的結(jié)構(gòu)，這加劇了此后分析圖像的難度；3. 由于電子散射能力極強(qiáng)，容易發(fā)生二次衍

6、射等；4. 由于透射電子顯微鏡只能觀察非常薄的樣本，而有可能物質(zhì)表面的結(jié)構(gòu)與物質(zhì)內(nèi)部的結(jié)構(gòu)不同；5. 超薄樣品（100納米以下），制樣過(guò)程復(fù)雜、困難，制樣有損傷；6. 電子束可能通過(guò)碰撞和加熱破壞樣本；電子顯微鏡和光學(xué)顯微鏡的區(qū)別1、照明源不同：電鏡所用的照明源是電子槍發(fā)出的電子束，而光學(xué)顯微鏡的照明源是可見(jiàn)光(日光或燈光)，由于電子的波長(zhǎng)遠(yuǎn)短于光波波長(zhǎng)，故電鏡的放大倍數(shù)及分辨率顯著地高于光鏡。 2、透鏡不同：電鏡中起放大作用的物鏡是電磁透鏡，而光鏡的物鏡則是玻璃磨制而成的光學(xué)透鏡。電子無(wú)法通過(guò)玻璃透鏡進(jìn)行折射3、成像原理不同：在電鏡中操作過(guò)程中，利用電子束與樣品相互作用產(chǎn)生物理信號(hào)進(jìn)行成像。電子與固體樣品可產(chǎn)生的信號(hào)有：背散射電子、二次電子、透射電子、吸收電子、俄歇電子、特征x射線，每種信號(hào)具有自己特色的成像方式與有點(diǎn)。其中二次電子成像分辨率最高 4、分辨率：光學(xué)顯微鏡因?yàn)楣獠ㄩL(zhǎng)較大，分辨率只能局限于0.2-0.5um之間。電子顯微鏡因?yàn)椴捎秒娮邮鳛楣庠矗浞直媛士蛇_(dá)到1-3nm之間，因此光學(xué)顯微鏡的組織觀察屬于微米級(jí)分析，電子顯微鏡的組織觀測(cè)屬于納米級(jí)分析。相關(guān)知識(shí) 景深：在滿足成像清晰