電子顯微鏡原理教學(xué)課件

電子顯微鏡原理教學(xué)課件電子顯微鏡簡介電子顯微鏡工作原理電子顯微鏡樣品制備技術(shù)電子顯微鏡圖像分析電子顯微鏡操作與維護(hù)電子顯微鏡未來發(fā)展趨勢(shì)contents目錄01電子顯微鏡簡介電子顯微鏡的發(fā)展歷程德國物理學(xué)家MaxKnoll和ErnstRuska發(fā)明了第一臺(tái)電子顯微鏡。第一臺(tái)商用電子顯微鏡問世。電子顯微鏡開始廣泛應(yīng)用于生物學(xué)和醫(yī)學(xué)領(lǐng)域。超分辨率電子顯微鏡的出現(xiàn)，提高了分辨率和成像質(zhì)量。1926年1931年1940年代1980年代03掃描透射電子顯微鏡（STEM）結(jié)合了TEM和SEM的特點(diǎn)，用于觀察薄樣品和表面形貌。01透射電子顯微鏡（TEM）用于觀察薄樣品，通過電子束穿透樣品進(jìn)行成像。02掃描電子顯微鏡（SEM）用于觀察表面形貌，通過電子束掃描樣品表面進(jìn)行成像。電子顯微鏡的分類生物學(xué)醫(yī)學(xué)環(huán)境科學(xué)材料科學(xué)電子顯微鏡的應(yīng)用領(lǐng)域01020304觀察細(xì)胞、組織、蛋白質(zhì)等結(jié)構(gòu)。研究病毒、細(xì)菌、腫瘤等結(jié)構(gòu)。研究污染物、土壤、水體等結(jié)構(gòu)。觀察金屬、陶瓷、高分子等材料結(jié)構(gòu)。02電子顯微鏡工作原理電子顯微鏡的基本結(jié)構(gòu)聚光鏡物鏡將電子束聚焦并調(diào)整光束強(qiáng)度。將電子束匯聚到樣品上，并初步放大圖像。電子源樣品臺(tái)投影鏡產(chǎn)生電子束，通常由熱陰極發(fā)射電子。放置待觀察樣品，可進(jìn)行微調(diào)以改變觀察角度和位置。進(jìn)一步放大和傳輸圖像，以便觀察。電子束與樣品相互作用，部分電子被散射。散射樣品吸收電子，導(dǎo)致不同區(qū)域呈現(xiàn)不同亮度。吸收部分電子穿過樣品，形成透射圖像。透射逐點(diǎn)掃描樣品表面，形成高分辨率圖像。掃描電鏡成像電子顯微鏡成像原理受電子波長和物鏡的NA值影響。理論分辨率實(shí)際分辨率提高分辨率的方法受到多種因素影響，如樣品厚度、結(jié)晶度和電子束能量等。采用更高能量的電子束、提高物鏡的NA值和使用更短的波長。030201電子顯微鏡的分辨率03電子顯微鏡樣品制備技術(shù)通過機(jī)械拋光或電解拋光將金屬表面磨平，消除表面粗糙度。拋光利用化學(xué)或電化學(xué)方法對(duì)金屬表面進(jìn)行蝕刻，以突出樣品表面的細(xì)微結(jié)構(gòu)。蝕刻在金屬表面鍍上一層薄金膜，提高電子的導(dǎo)電性和樣品對(duì)電子的散射能力。鍍金金屬樣品制備技術(shù)利用離子束對(duì)非金屬樣品進(jìn)行減薄，使其達(dá)到透射電鏡觀察的厚度要求。離子減薄利用聚焦離子束對(duì)非金屬樣品進(jìn)行切割和修整，實(shí)現(xiàn)納米級(jí)加工。聚焦離子束制備將非金屬樣品固定在低溫樣品桿上，降低電子束對(duì)樣品的熱損傷。低溫樣品桿技術(shù)非金屬樣品制備技術(shù)負(fù)染色利用重金屬鹽對(duì)生物樣品進(jìn)行負(fù)染色，突出樣品表面的結(jié)構(gòu)特征。超薄切片將生物樣品進(jìn)行超薄切片，使其達(dá)到透射電鏡觀察的要求。冷凍替代法將生物樣品快速冷凍并替代其中的水分，保護(hù)樣品的天然結(jié)構(gòu)。生物樣品制備技術(shù)04電子顯微鏡圖像分析圖像采集使用電子顯微鏡采集樣本的圖像，通常需要將樣本放置在顯微鏡的載玻片上，并通過電子束對(duì)樣本進(jìn)行掃描。圖像處理采集到的原始圖像可能存在噪聲、對(duì)比度不足等問題，需要進(jìn)行一系列處理，如去噪、增強(qiáng)對(duì)比度、調(diào)整色彩等，以獲得更清晰、更易于分析的圖像。圖像的采集與處理通過電子顯微鏡可以測(cè)量樣本中各種元素的分布、含量等信息，這些信息對(duì)于理解樣本的結(jié)構(gòu)和功能非常重要。定量測(cè)量對(duì)采集到的圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，可以得出樣本的平均尺寸、分布情況等統(tǒng)計(jì)信息，有助于深入了解樣本的性質(zhì)。統(tǒng)計(jì)分析圖像的定量分析通過多角度拍攝和計(jì)算機(jī)三維重建技術(shù)，可以將平面圖像轉(zhuǎn)化為立體圖像，更直觀地展示樣本的結(jié)構(gòu)。對(duì)于某些動(dòng)態(tài)變化的樣本，可以通過連續(xù)拍攝并重構(gòu)出動(dòng)態(tài)過程，有助于了解樣本的功能和變化機(jī)制。圖像的三維重構(gòu)動(dòng)態(tài)觀察立體成像05電子顯微鏡操作與維護(hù)觀察觀察并記錄樣品的形態(tài)、結(jié)構(gòu)等特征。聚焦通過調(diào)節(jié)焦距旋鈕，使樣品在顯微鏡下清晰聚焦。放置樣品將需要觀察的樣品放置在載物臺(tái)上，并調(diào)整樣品的位置和角度。開啟電源首先打開電子顯微鏡的電源開關(guān)，確保電源連接穩(wěn)定。調(diào)整光源根據(jù)觀察的需要，調(diào)整光源的亮度，保證足夠的照明。電子顯微鏡的操作步驟可能是由于焦距調(diào)節(jié)不當(dāng)或樣品表面不平整導(dǎo)致，需要重新調(diào)整焦距或處理樣品表面。圖像模糊圖像扭曲或變形無法聚焦光源異?？赡苁怯捎陔娮邮鴥A斜或樣品放置不正確引起，需要檢查電子束的路徑和樣品放置情況?？赡苁怯捎跇悠诽窕蚪咕嗾{(diào)節(jié)不當(dāng)導(dǎo)致，需要減小樣品厚度或重新調(diào)整焦距?？赡苁怯捎跓襞輷p壞或電源故障導(dǎo)致，需要更換燈泡或檢查電源連接。電子顯微鏡的常見故障及排除方法定期用干燥的鏡頭紙或鏡頭布擦拭鏡頭表面，保持鏡頭清潔。清潔鏡頭確保電源線連接良好，無破損或松動(dòng)現(xiàn)象。檢查電源線根據(jù)需要，定期對(duì)電子顯微鏡進(jìn)行校準(zhǔn)，以確保觀察結(jié)果的準(zhǔn)確性。定期校準(zhǔn)保持電子顯微鏡存放環(huán)境的干燥、清潔、無塵，避免陽光直射和高溫環(huán)境。存放環(huán)境電子顯微鏡的日常維護(hù)與保養(yǎng)06電子顯微鏡未來發(fā)展趨勢(shì)突破分辨率限制高分辨電子顯微鏡通過采用更短的波長和更高的加速電壓，有望實(shí)現(xiàn)更高的分辨率，從而觀察更細(xì)微的結(jié)構(gòu)。原子尺度成像高分辨電子顯微鏡有望實(shí)現(xiàn)原子尺度的成像，為材料科學(xué)、生物學(xué)等領(lǐng)域的研究提供有力支持。高分辨電子顯微鏡的發(fā)展原位電子顯微鏡能夠在觀察過程中對(duì)樣品進(jìn)行加溫、加壓或施加電場(chǎng)等操作，實(shí)時(shí)觀察樣品在動(dòng)態(tài)條件下的變化，為研究材料性能和反應(yīng)機(jī)制提供有力工具。實(shí)時(shí)觀察原位電子顯微鏡的應(yīng)用領(lǐng)域不斷拓展，包括生物學(xué)、化學(xué)、物理學(xué)等領(lǐng)域，為多學(xué)科交叉研究提供技術(shù)支持。拓展應(yīng)用領(lǐng)域原位電子顯微鏡的發(fā)展人工智能在電子顯微鏡中的應(yīng)用圖像處理和識(shí)別人工智能技術(shù)能夠快速