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透射電子顯微鏡匯報(bào)人:2024-01-16透射電子顯微鏡基本原理樣品制備與處理技術(shù)透射電子顯微鏡操作與調(diào)試圖像獲取與處理分析透射電子顯微鏡在各領(lǐng)域應(yīng)用發(fā)展趨勢(shì)與挑戰(zhàn)目錄CONTENTS01透射電子顯微鏡基本原理電子束與原子核發(fā)生彈性碰撞,改變運(yùn)動(dòng)方向,但能量保持不變。彈性散射非彈性散射特征X射線產(chǎn)生電子束與原子核外電子發(fā)生非彈性碰撞,損失部分能量,同時(shí)改變運(yùn)動(dòng)方向。內(nèi)層電子被激發(fā)后產(chǎn)生的空位被外層電子填補(bǔ),同時(shí)釋放出特征X射線。030201電子束與物質(zhì)相互作用中間鏡和投影鏡系統(tǒng)對(duì)一次放大像進(jìn)行進(jìn)一步放大和投影,形成最終觀察到的像。物鏡系統(tǒng)將透過樣品的電子束聚焦成像,形成一次放大像。樣品室放置待觀察的樣品,使電子束能夠穿透樣品。電子槍產(chǎn)生高速、穩(wěn)定的電子束,作為顯微鏡的光源。聚光鏡系統(tǒng)將電子束聚焦到樣品上,形成一定形狀和大小的照明區(qū)域。透射電子顯微鏡結(jié)構(gòu)組成工作原理利用高能電子束穿透樣品,通過電磁透鏡將透過樣品的電子束聚焦成像,再通過熒光屏或相機(jī)記錄下來。成像過程電子束穿透樣品后,攜帶了樣品的結(jié)構(gòu)信息,經(jīng)過電磁透鏡的放大和聚焦,最終在熒光屏或相機(jī)上形成放大的像。像的分辨率和放大倍數(shù)取決于電子束的能量、電磁透鏡的性能以及樣品的性質(zhì)。工作原理及成像過程02樣品制備與處理技術(shù)選擇具有代表性的樣品,確保能夠真實(shí)反映研究對(duì)象的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)。樣品需要制成薄片,厚度通常在100nm以下,以滿足電子穿透的要求。同時(shí),樣品需要保持干燥、無污染,以避免對(duì)觀察結(jié)果產(chǎn)生干擾。樣品選擇與制備要求制備要求樣品選擇使用專用的超薄切片機(jī),將樣品切成厚度在幾十納米以下的薄片。超薄切片機(jī)常用的切片方法包括手動(dòng)切片和自動(dòng)切片。手動(dòng)切片需要經(jīng)驗(yàn)豐富的操作人員,而自動(dòng)切片則可提高切片的效率和一致性。切片方法切片后需要進(jìn)行染色、固定等處理,以便在電子顯微鏡下觀察。切片后的處理超薄切片技術(shù)
負(fù)染技術(shù)負(fù)染劑選擇選擇適當(dāng)?shù)呢?fù)染劑,以增強(qiáng)樣品在電子顯微鏡下的襯度。常用的負(fù)染劑包括磷鎢酸、甲酸鈾等。負(fù)染方法將樣品與負(fù)染劑混合,使負(fù)染劑包裹在樣品周圍,形成一層均勻的負(fù)染層。負(fù)染后的處理負(fù)染后需要進(jìn)行清洗、干燥等處理,以便在電子顯微鏡下觀察。同時(shí),需要注意避免負(fù)染劑的殘留對(duì)觀察結(jié)果產(chǎn)生影響。03透射電子顯微鏡操作與調(diào)試打開總電源,啟動(dòng)真空系統(tǒng),待真空度達(dá)到要求后,打開電子槍高壓,加燈絲電流,調(diào)節(jié)光路至觀察狀態(tài)。啟動(dòng)流程關(guān)閉電子槍高壓,降低燈絲電流至零,關(guān)閉真空系統(tǒng),等待一定時(shí)間后關(guān)閉總電源。關(guān)機(jī)流程儀器啟動(dòng)與關(guān)機(jī)流程光路調(diào)整通過調(diào)節(jié)聚光鏡和物鏡的電流,使得照明光斑均勻且亮度適中。同時(shí),調(diào)整物鏡光闌的位置和大小,以獲得清晰的像。校準(zhǔn)方法利用標(biāo)準(zhǔn)樣品進(jìn)行校準(zhǔn),通過調(diào)節(jié)像散、聚焦和放大倍數(shù)等參數(shù),使得標(biāo)準(zhǔn)樣品的像清晰且無畸變。光路調(diào)整及校準(zhǔn)方法無法啟動(dòng)像質(zhì)模糊真空度下降電子槍故障常見故障排查與解決方案檢查總電源、真空系統(tǒng)和電子槍高壓是否正常,如有故障及時(shí)維修或更換。檢查真空系統(tǒng)是否漏氣,真空泵是否正常工作,如有漏氣及時(shí)修復(fù),真空泵故障則維修或更換。檢查光路是否調(diào)整到位,物鏡是否污染或損壞,如有需要清洗或更換物鏡。檢查燈絲是否斷裂,高壓是否正常,如有需要更換燈絲或維修高壓電源。04圖像獲取與處理分析圖像采集參數(shù)設(shè)置根據(jù)樣品厚度和成分選擇合適的加速電壓,以獲得清晰的圖像和準(zhǔn)確的成分分析。根據(jù)信號(hào)強(qiáng)度和噪聲水平調(diào)整曝光時(shí)間,以獲得高質(zhì)量的圖像。根據(jù)觀察目標(biāo)和分辨率需求選擇合適的放大倍數(shù)。通過調(diào)整物鏡光闌位置和大小來校正像散,提高圖像質(zhì)量。加速電壓曝光時(shí)間放大倍數(shù)像散校正對(duì)比度增強(qiáng)銳化處理噪聲抑制彩色化處理圖像增強(qiáng)處理技術(shù)01020304通過調(diào)整圖像灰度級(jí)范圍來提高對(duì)比度,使圖像更加清晰。采用銳化濾波器對(duì)圖像進(jìn)行卷積處理,增強(qiáng)邊緣和細(xì)節(jié)信息。采用平滑濾波器或中值濾波器對(duì)圖像進(jìn)行噪聲抑制,提高信噪比。利用偽彩色技術(shù)將灰度圖像轉(zhuǎn)換為彩色圖像,便于觀察和分析。通過圖像處理技術(shù)提取顆粒的形貌、大小和分布等信息,用于研究材料的性能和制備工藝。顆粒分析晶體結(jié)構(gòu)分析化學(xué)成分分析生物醫(yī)學(xué)應(yīng)用利用選區(qū)電子衍射技術(shù)獲取晶體結(jié)構(gòu)信息,研究材料的晶體結(jié)構(gòu)和相變過程。結(jié)合能譜儀對(duì)樣品進(jìn)行化學(xué)成分分析,研究材料的組成和元素分布。觀察生物細(xì)胞的超微結(jié)構(gòu),研究細(xì)胞器、病毒等生物大分子的形態(tài)和功能。數(shù)據(jù)分析方法及應(yīng)用領(lǐng)域05透射電子顯微鏡在各領(lǐng)域應(yīng)用相分析通過TEM可分析材料中的相組成,包括晶體相、非晶相、準(zhǔn)晶相等,以及各相之間的界面和相互作用。微觀結(jié)構(gòu)觀察透射電子顯微鏡(TEM)可用于觀察材料的微觀結(jié)構(gòu),如晶體結(jié)構(gòu)、晶界、位錯(cuò)等,有助于理解材料的力學(xué)、電學(xué)、熱學(xué)等性能。成分分析結(jié)合能譜儀(EDS)等附件,TEM可實(shí)現(xiàn)材料微區(qū)成分的定性和定量分析,揭示材料的化學(xué)組成和元素分布。材料科學(xué)研究中的應(yīng)用病毒研究TEM可清晰地顯示病毒的大小、形態(tài)和結(jié)構(gòu),為病毒性疾病的診斷和防治提供重要依據(jù)。組織學(xué)研究通過TEM可觀察組織的超微結(jié)構(gòu),揭示組織器官的結(jié)構(gòu)和功能關(guān)系,為醫(yī)學(xué)研究和臨床診斷提供有力支持。細(xì)胞結(jié)構(gòu)觀察TEM可用于觀察細(xì)胞的超微結(jié)構(gòu),如細(xì)胞膜、細(xì)胞質(zhì)、細(xì)胞核等,有助于理解細(xì)胞的功能和生命活動(dòng)。生物學(xué)和醫(yī)學(xué)領(lǐng)域應(yīng)用123TEM可用于分析大氣顆粒物(PM)的形貌、成分和來源,為大氣污染研究和治理提供依據(jù)。大氣顆粒物分析TEM是納米材料研究的重要工具,可觀察納米材料的形貌、結(jié)構(gòu)和成分,揭示其獨(dú)特性質(zhì)和潛在應(yīng)用。納米材料研究結(jié)合原位TEM技術(shù),可實(shí)時(shí)觀察化學(xué)反應(yīng)過程中的微觀結(jié)構(gòu)和成分變化,揭示化學(xué)反應(yīng)的機(jī)理和動(dòng)力學(xué)過程?;瘜W(xué)反應(yīng)機(jī)理研究環(huán)境科學(xué)和化學(xué)領(lǐng)域應(yīng)用06發(fā)展趨勢(shì)與挑戰(zhàn)03智能化和自動(dòng)化引入人工智能和機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù),使透射電子顯微鏡能夠自動(dòng)識(shí)別和分析樣品,提高研究效率。01更高分辨率隨著技術(shù)的進(jìn)步,透射電子顯微鏡的分辨率將不斷提高,能夠觀察更微小的結(jié)構(gòu)和細(xì)節(jié)。02三維成像技術(shù)通過改進(jìn)成像算法和開發(fā)新的三維重構(gòu)技術(shù),透射電子顯微鏡將能夠?qū)崿F(xiàn)更真實(shí)、更立體的樣品觀察。技術(shù)創(chuàng)新方向及前景展望透射電子顯微鏡對(duì)樣品的要求較高,制備過程復(fù)雜。未來需要開發(fā)更簡便、更可靠的樣品制備方法。樣品制備隨著成像技術(shù)的提高,數(shù)據(jù)量將大幅增加,需要開發(fā)更高效的數(shù)據(jù)處理和分析方法。數(shù)據(jù)處理和分析高性能的透射電子顯微鏡價(jià)格昂貴,維護(hù)成本高。需要探索降低制造成本和提高維護(hù)效率的途徑。成本和維護(hù)面臨挑戰(zhàn)及解決策略結(jié)合其他成像技術(shù),如光學(xué)顯微鏡、掃描電子顯微鏡等,實(shí)現(xiàn)多模態(tài)成像
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