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120KV透射電鏡應(yīng)用范圍
發(fā)布時間：2023-04-14 12:21:34
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創(chuàng)意嶺 閱讀：
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本文目錄:
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一、透射電鏡的成像原理
透射電鏡，即透射電子顯微鏡是電子顯微鏡的一種。電子顯微鏡是一種高精密度的電子光學(xué)儀器，它具有較高分辨本領(lǐng)和放大倍數(shù)，是觀察和研究物質(zhì)微觀結(jié)構(gòu)的重要工具。
電子顯微鏡是根據(jù)電子光學(xué)原理，用電子束和電子透鏡代替光束和光學(xué)透鏡，使物質(zhì)的細微結(jié)構(gòu)在非常高的放大倍數(shù)下成像的儀器。電子顯微鏡的分辨能力以它所能分辨的相鄰兩點的最小間距來表示。20世紀70年代，透射式電子顯微鏡的分辨率約為0.3納米(人眼的分辨本領(lǐng)約為0.1毫米)?，F(xiàn)在電子顯微鏡最大放大倍率超過300萬倍，而光學(xué)顯微鏡的最大放大倍率約為2000倍，所以通過電子顯微鏡就能直接觀察到某些重金屬的原子和晶體中排列整齊的原子點陣。
1931年，德國的克諾爾和魯斯卡，用冷陰極放電電子源和三個電子透鏡改裝了一臺高壓示波器，并獲得了放大十幾倍的圖象，證實了電子顯微鏡放大成像的可能性。1932年，經(jīng)過魯斯卡的改進，電子顯微鏡的分辨能力達到了50納米，約為當時光學(xué)顯微鏡分辨本領(lǐng)的十倍，于是電子顯微鏡開始受到人們的重視。到了二十世紀40年代，美國的希爾用消像散器補償電子透鏡的旋轉(zhuǎn)不對稱性，使電子顯微鏡的分辨本領(lǐng)有了新的突破，逐步達到了現(xiàn)代水平。在中國，1958年研制成功透射式電子顯微鏡，其分辨本領(lǐng)為3納米，1979年又制成分辨本領(lǐng)為0.3納米的大型電子顯微鏡。
電子顯微鏡的分辨本領(lǐng)雖已遠勝于光學(xué)顯微鏡，但電子顯微鏡因需在真空條件下工作，所以很難觀察活的生物，而且電子束的照射也會使生物樣品受到輻照損傷。其他的問題，如電子槍亮度和電子透鏡質(zhì)量的提高等問題也有待繼續(xù)研究。
透射電鏡的成象原理是由照明部分提供的有一定孔徑角和強度的電子束平行地投影到處于物鏡物平面處的樣品上，通過樣品和物鏡的電子束在物鏡后焦面上形成衍射振幅極大值，即第一幅衍射譜。這些衍射束在物鏡的象平面上相互干涉形成第一幅反映試樣為微區(qū)特征的電子圖象。通過聚焦（調(diào)節(jié)物鏡激磁電流），使物鏡的象平面與中間鏡的物平面相一致，中間鏡的象平面與投影鏡的物平面相一致，投影鏡的象平面與熒光屏相一致，這樣在熒光屏上就察觀到一幅經(jīng)物鏡、中間鏡和投影鏡放大后有一定襯度和放大倍數(shù)的電子圖象。由于試樣各微區(qū)的厚度、原子序數(shù)、晶體結(jié)構(gòu)或晶體取向不同，通過試樣和物鏡的電子束強度產(chǎn)生差異，因而在熒光屏上顯現(xiàn)出由暗亮差別所反映出的試樣微區(qū)特征的顯微電子圖象。電子圖象的放大倍數(shù)為物鏡、中間鏡和投影鏡的放大倍數(shù)之乘
二、掃描電鏡與透射電鏡的區(qū)別？
1、結(jié)構(gòu)差異:
主要體現(xiàn)在樣品在電子束光路中的位置不同。透射電鏡的樣品在電子束中間，電子源在樣品上方發(fā)射電子，經(jīng)過聚光鏡，然后穿透樣品后，有后續(xù)的電磁透鏡繼續(xù)放大電子光束，最后投影在熒光屏幕上;掃描電鏡的樣品在電子束末端，電子源在樣品上方發(fā)射的電子束，經(jīng)過幾級電磁透鏡縮小，到達樣品。當然后續(xù)的信號探側(cè)處理系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)也會不同，但從基本物理原理上講沒什么實質(zhì)性差別。
2、基本工作原理:
透射電鏡：電子束在穿過樣品時，會和樣品中的原子發(fā)生散射，樣品上某一點同時穿過的電子方向是不同，這樣品上的這一點在物鏡1-2倍焦距之間，這些電子通過過物鏡放大后重新匯聚，形成該點一個放大的實像，這個和凸透鏡成像原理相同。這里邊有個反差形成機制理論比較深就不講，但可以這么想象，如果樣品內(nèi)部是絕對均勻的物質(zhì)，沒有晶界，沒有原子晶格結(jié)構(gòu)，那么放大的圖像也不會有任何反差，事實上這種物質(zhì)不存在，所以才會有這種儀器存在的理由。
掃描電鏡：電子束到達樣品，激發(fā)樣品中的二次電子，二次電子被探測器接收，通過信號處理并調(diào)制顯示器上一個像素發(fā)光，由于電子束斑直徑是納米級別，而顯示器的像素是100微米以上，這個100微米以上像素所發(fā)出的光，就代表樣品上被電子束激發(fā)的區(qū)域所發(fā)出的光。實現(xiàn)樣品上這個物點的放大。如果讓電子束在樣品的一定區(qū)域做光柵掃描，并且從幾何排列上一一對應(yīng)調(diào)制顯示器的像素的亮度，便實現(xiàn)這個樣品區(qū)域的放大成像。
3、對樣品要求
(1)掃描電鏡
SEM制樣對樣品的厚度沒有特殊要求，可以采用切、磨、拋光或解理等方法將特定剖面呈現(xiàn)出來，從而轉(zhuǎn)化為可以觀察的表面。這樣的表面如果直接觀察，看到的只有表面加工損傷，一般要利用不同的化學(xué)溶液進行擇優(yōu)腐蝕，才能產(chǎn)生有利于觀察的襯度。不過腐蝕會使樣品失去原結(jié)構(gòu)的部分真實情況，同時引入部分人為的干擾，對樣品中厚度極小的薄層來說，造成的誤差更大。
(2)透射電鏡
由于TEM得到的顯微圖像的質(zhì)量強烈依賴于樣品的厚度，因此樣品觀測部位要非常的薄，例如存儲器器件的TEM樣品一般只能有10～100nm的厚度，這給TEM制樣帶來很大的難度。初學(xué)者在制樣過程中用手工或者機械控制磨制的成品率不高，一旦過度削磨則使該樣品報廢。TEM制樣的另一個問題是觀測點的定位，一般的制樣只能獲得10mm量級的薄的觀測范圍，這在需要精確定位分析的時候，目標往往落在觀測范圍之外。目前比較理想的解決方法是通過聚焦離子束刻蝕(FIB)來進行精細加工。
擴展資料：
透射電子顯微鏡的成像原理 可分為三種情況：
（1）吸收像：當電子射到質(zhì)量、密度大的樣品時，主要的成相作用是散射作用。樣品上質(zhì)量厚度大的地方對電子的散射角大，通過的電子較少，像的亮度較暗。早期的透射電子顯微鏡都是基于這種原理。
（2）衍射像：電子束被樣品衍射后，樣品不同位置的衍射波振幅分布對應(yīng)于樣品中晶體各部分不同的衍射能力，當出現(xiàn)晶體缺陷時，缺陷部分的衍射能力與完整區(qū)域不同，從而使衍射波的振幅分布不均勻，反映出晶體缺陷的分布。
（3）相位像：當樣品薄至100Å以下時，電子可以穿過樣品，波的振幅變化可以忽略，成像來自于相位的變化。
參考資料：百度百科-掃描電鏡
百度百科-透射電鏡
三、電子顯微鏡在醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用有哪些方面？
電子顯微鏡在醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用為：
1、用電子電子顯微鏡描繪神經(jīng)回路。
2、電子顯微鏡觀察DNA形態(tài)。
3、掃描軟骨細胞的電子電子顯微鏡圖像。
4、通過電子電子顯微鏡發(fā)現(xiàn)動物腎臟早期纖維化。
5、可觀察真核細胞的細胞器。
電子顯微鏡由鏡筒、真空系統(tǒng)和電源柜三部分組成，它的分辨能力雖然遠勝于光學(xué)顯微鏡，但電子顯微鏡因需在真空條件下工作，所以很難觀察活的生物，而且電子束的照射也會使生物樣品受到輻照損傷。
擴展資料：
電子顯微鏡工作原理是：
電子槍發(fā)射出的電子束是波動前進的，經(jīng)過電磁透鏡后則變成向右呈螺旋狀依光軸前進，電子束透過標本之后，再經(jīng)過電磁透鏡系統(tǒng)，此時標本上超微結(jié)構(gòu)已得到不同程序的放大。
高精度的透射電子顯微鏡有多個電磁透鏡，它們分別是物鏡衍射鏡、中間鏡、投射鏡，電磁物鏡內(nèi)裝有可變光闌，可以進一步提高電子顯微鏡的分辨力，使用衍射鏡可以形成電子衍射像，以便于攝像，中間鏡內(nèi)裝有光闌。
四、掃描電鏡，透射電鏡
看表面形貌形態(tài)用掃描電鏡，樣品處理簡單，掃描電鏡可以直接觀察你需要的表面，最好的場發(fā)射掃描電鏡在1納米以下分辨率條件下，可以有效觀察10nm左右的結(jié)構(gòu)形態(tài)形貌（高低起伏幾何形狀等），鎢燈絲掃描電鏡在3nm分辨率條件下，可以有效觀察60nm以上的結(jié)構(gòu)形貌，都是比較極限的觀察條件。
由于電子穿透深度有限，所以使用透射電子一般無法觀察大于幾個微米厚度樣品的表面形貌。
過去用TEM觀察鋼鐵的表面形貌，需要制作復(fù)形碳膜，也就是現(xiàn)在樣品表面蒸發(fā)幾十納米厚碳膜，然后把金屬樣品腐蝕掉，只留下復(fù)制了樣品形貌的幾十納米厚的碳膜，然后用TEM觀察這個碳膜，可以間接表征塊狀物體形貌。所以透射電鏡基本無法直接觀察表面形貌，需要把樣品超薄切片或者離子減薄到微米級，才可以進行觀察，一般觀察的是內(nèi)部結(jié)構(gòu)的輪廓形態(tài)，不會有表面細節(jié)。實際上經(jīng)過超薄處理的樣品表面幾乎是平的，沒有細節(jié)，這個樣品在掃描電鏡下是沒有任何形貌反差的，掃描電鏡成像信號不會看到內(nèi)部結(jié)構(gòu)形態(tài)。透射電鏡分辨率極高，對于幾個納米的結(jié)構(gòu)形態(tài)會很輕松表征，進一步可以看到原子晶格排列。整個視場在幾個納米范圍內(nèi)。
如果真需要更加精細的在幾十個納米范圍內(nèi)觀察樣品形貌，上面的朋友講的SPM(包括AFM,STM)也是不錯選擇，但對樣品的嚴格程度和TEM差不多。
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