电子显微镜简介

http://www.microimage.com.cn(2011-07-28 17:47:43)

常用的有透射電鏡(tramiion electron microscope,TEM)和掃描電子顯微鏡(scaing electron microscope,SEM)。與光鏡相比電鏡用電子束代替了可見光,用電磁透鏡代替了光學透鏡並使用熒光屏將肉眼不可見電子束成像。与光镜相比电镜用电子束代替了可见光,用电磁透镜代替了光学透镜并使用荧光屏将肉眼不可见电子束成像。

成像原理

透射電鏡是以電子束透過樣品經過聚焦與放大后所產生的物像, 投射到熒光屏上或照相底片上進行觀察。透射电镜是以电子束透过样品经过聚焦与放大后所产生的物像,投射到荧光屏上或照相底片上进行观察。 透射電鏡的分辨率為0.1~0.2nm,放大倍數為幾萬~幾十萬倍。透射电镜的分辨率为0.1~0.2nm,放大倍数为几万~几十万倍。 由於電子易散射或被物體吸收,故穿透力低,必須制備更薄的超薄切片(通常為50~100nm)。由于电子易散射或被物体吸收,故穿透力低,必须制备更薄的超薄切片(通常为50~100nm)。 其制備過程與石蠟切片相似,但要求極嚴格。其制备过程与石蜡切片相似,但要求极严格。 要在機體死亡后的數分鐘釣取材,組織塊要小(1立方毫米以內),常用戊二醛和餓酸進行雙重固定樹脂包埋,用特制的超薄切片機(ultramicrotome)切成超薄切片,再經醋酸鈾和檸檬酸鉛等進行電子染色。要在机体死亡后的数分钟钓取材,组织块要小(1立方毫米以内),常用戊二醛和饿酸进行双重固定树脂包埋,用特制的超薄切片机(ultramicrotome)切成超薄切片,再经醋酸铀和柠檬酸铅等进行电子染色。電子束投射到樣品時,可隨組織構成成分的密度不同而發生相應的電子發射,如電子束投射到質量大的結構時,電子被散射的多,因此投射到熒光屏上的電子少而呈暗像,電子照片上則呈黑色。电子束投射到样品时,可随组织构成成分的密度不同而发生相应的电子发射,如电子束投射到质量大的结构时,电子被散射的多,因此投射到荧光屏上的电子少而呈暗像,电子照片上则呈黑色。 稱電子密度高(electron dee)。称电子密度高(electrondee)。 反之,則稱為電子密度低(electron lucent)。反之,则称为电子密度低(electronlucent)。

掃描電鏡是用極細的電子束在樣品表面掃描,將產生的二次電子用特制的探測器收集,形成電信號運送到顯像管,在熒光屏上顯示物體。扫描电镜是用极细的电子束在样品表面扫描,将产生的二次电子用特制的探测器收集,形成电信号运送到显像管,在荧光屏上显示物体。 (細胞、組織)表面的立體構像,可攝制成照片。 (细胞、组织)表面的立体构像,可摄制成照片。

掃描電鏡樣品用戊二醛和餓酸等固定,經脫水和臨界點干燥后,再於樣品表面噴鍍薄層金膜,以增加二波電子數。扫描电镜样品用戊二醛和饿酸等固定,经脱水和临界点干燥后,再于样品表面喷镀薄层金膜,以增加二波电子数。 掃描電鏡能觀察較大的組織表面結構,由於它的景深長,1mm左右的凹凸不平面能清所成像,故放樣品圖像富有立體感。扫描电镜能观察较大的组织表面结构,由于它的景深长,1mm左右的凹凸不平面能清所成像,故放样品图像富有立体感。

相关知识

1. 光學顯微鏡以可見光為介質,電子顯微鏡為電子束為介質,由於電子束波長遠較可見光小,故電子顯微鏡解析度遠比光學顯微鏡高。 光学显微镜以可见光为介质,

为电子束为介质,由于电子束波长远较可见光小,故解析度远比光学显微镜高。 光學顯微鏡放大倍率最高只有約 1500 倍,掃描式顯微鏡可放大到 10000 倍以上。 光学显微镜放大倍率最高只有约 1500 倍,扫描式显微镜可放大到 10000 倍以上。

2. 根據 de Broglie 波動理論,電子的波長僅與加速電壓有關: 根据 de Broglie 波动理论,电子的波长仅与加速电压有关:

λ e = h / mv = h / (2qmV) 1/2 = 12.2 / (V) 1/2 (Å) λ e = h / mv = h / (2qmV) 1/2 = 12.2 / (V) 1/2 (Å) 在 10 KV 的加速電壓之下,電子的波長僅為 0.12Å ,遠低於可見光的 4000 - 7000Å ,所以電子顯微鏡解析度自然比光學顯微鏡優越許多,但是掃描式電子顯微鏡的電子束直徑大多在 50 - 100Å 之間,電子與原子核的彈性散射 (Elastic Scattering) 與非彈性散射 (Inelastic Scattering) 的反應體積又會比原有的電子束直徑增大,因此一般穿透式電子顯微鏡的解析度比掃描式電子顯微鏡高。 在 10 KV 的加速电压之下,电子的波长仅为 0.12Å ,远低于可见光的 4000 - 7000Å ,所以电子显微镜解析度自然比光学显微镜优越许多,但是扫描式电子显微镜的电子束直径大多在 50 - 100Å 之间,电子与原子核的弹性散射 (Elastic Scattering) 与非弹性散射 (Inelastic Scattering) 的反应体积又会比原有的电子束直径增大,因此一般穿透式电子显微镜的解析度比扫描式电子显微镜高。

3. 掃描式顯微鏡有一重要特色是具有超大的景深 (depth of field) ,約為光學顯微鏡的 300 倍,使得掃描式顯微鏡比光學顯微鏡更適合觀察表面起伏程度較大的試片。 扫描式显微镜有一重要特色是具有超大的景深 (depth of field) ,约为光学显微镜的 300 倍,使得扫描式显微镜比光学显微镜更适合观察表面起伏程度较大的试片。

4. 掃描式電子顯微鏡,其系統設計由上而下,由電子槍 (Electron Gun) 發射電子束,經過一組磁透鏡聚焦 (Condeer Le) 聚焦後,用遮蔽孔徑 (Condeer Aperture) 選擇電子束的尺寸 (Beam Size) 後,通過一組控制電子束的掃描線圈,再透過物鏡 (Objective Le) 聚焦,打在試片上,在試片的上側裝有訊號接收器,用以擇取二次電子 (Secondary Electron) 或背向散射電子 (Backscattered Electron) 成像。 扫描式电子显微镜,其系统设计由上而下,由电子枪 (Electron Gun) 发射电子束,经过一组磁透镜聚焦 (Condeer Le) 聚焦后,用遮蔽孔径 (Condeer Aperture) 选择电子束的尺寸 (Beam Size) 后,通过一组控制电子束的扫描线圈,再透过物镜 (Objective Le) 聚焦,打在试片上,在试片的上侧装有讯号接收器,用以择取二次电子 (Secondary Electron ) 或背向散射电子 (Backscattered Electron) 成像。

5. 電子槍的必要特性是亮度要高、電子能量散佈 (Energy read) 要小,目前常用的種類計有三種,鎢 (W) 燈絲、六硼化鑭 (LaB 6 ) 燈絲、場發射 (Field Emiion) ,不同的燈絲在電子源大小、電流量、電流穩定度及電子源壽命等均有差異。 电子枪的必要特性是亮度要高、电子能量散布 (Energy read) 要小,目前常用的种类计有三种,钨 (W) 灯丝、六硼化镧 (LaB 6 ) 灯丝、场发射 (Field Emiion) ,不同的灯丝在电子源大小、电流量、电流稳定度及电子源寿命等均有差异。

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