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電子顯微鏡的基本原理

更新時(shí)間:2021-01-05      點(diǎn)擊次數(shù):10507

電子顯微鏡的基本原理

   電子顯微鏡是20世紀(jì)的重大科學(xué)技術(shù)發(fā)明,如同三極管的發(fā)明推動(dòng)革命了半導(dǎo)體界一樣,電子顯微鏡也很大地促進(jìn)了生命科學(xué)的發(fā)展。下面小編來給大家介紹下電子顯微鏡的基本原理。

 

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(xì)微結(jié)構(gòu)在非常高的放大倍數(shù)下成像的儀器。近年來,電鏡的研究和制造有了很大的發(fā)展:一方面,電鏡的分辨率不斷提高,透射電鏡的點(diǎn)分辨率達(dá)到了0.2-0.3nm,晶格分辨率已經(jīng)達(dá)到0.1nm左右,通過電鏡,人們已經(jīng)能直接觀察到原子像;另一方面,除透射電鏡外,還發(fā)展了多種電鏡,如掃描電鏡、分析電鏡等。

 

一、透射電子顯微鏡的成像原理

 

1、吸收像:當(dāng)電子射到質(zhì)量、密度大的dao樣品時(shí),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(duì)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(duì)應(yīng)于樣品中晶體各部分不同的衍射能力,當(dāng)出現(xiàn)晶體缺陷時(shí),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(dāng)樣品薄至100Å以下時(shí),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。

 

二、掃描電子顯微鏡成像原理

 

掃描電子顯微鏡通過用聚焦電子束掃描樣品的表面來產(chǎn)生樣品表面的圖像。

 

電子與樣品中的原子相互作用,產(chǎn)生包含關(guān)于樣品的表面測繪學(xué)形貌和組成的信息的各種信號(hào)。電子束通常以光柵掃描圖案掃描,并且光束的位置與檢測到的信號(hào)組合以產(chǎn)生圖像。

 

掃描電子顯微鏡可以實(shí)現(xiàn)分辨率優(yōu)于1納米。樣品可以在高真空,低真空,濕條件(用環(huán)境掃描電子顯微鏡)以及寬范圍的低溫或高溫下觀察到。

 

常見的掃描電子顯微鏡模式是檢測由電子束激發(fā)的原子發(fā)射的二次電子??梢詸z測的二次電子的數(shù)量,取決于樣品測繪學(xué)形貌,以及取決于其他因素。

 

通過掃描樣品并使用特殊檢測器收集被發(fā)射的二次電子,創(chuàng)建了顯示表面的形貌的圖像。它還可能產(chǎn)生樣品表面的高分辨率圖像,且圖像呈三維,鑒定樣品的表面結(jié)構(gòu)。

 

以上內(nèi)容就是對(duì)電子顯微鏡的基本原理的介紹了,電子顯微鏡的分辨本領(lǐng)雖已遠(yuǎn)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(huì)使生物樣品受到輻照損傷。

 

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