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电子显微镜分类简介

1、透射电镜 (TEM)
  样品必须制成电子能穿透的,厚度为100~2000 萀葶鲅。成像方式与光学生物显微镜相似,只是以电子透镜代替玻璃透镜。放大后的电子像在荧光屏上显示出来,TEM的分辨本领能达 3 左右,在特殊情况下能更高些。

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透射电子显微镜的光路示意图

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透射电镜

  (1)超高压电镜 (HVEM) 是一种TEM,不过常用的 TEM加速电压为 100 kV。只能穿透几千埃厚的样品。电子的穿透能力随 b2 = v2/c2 ( 电子速度与光速之比 )而增。由于相对论性效应,b2在 500 kV以上增加得就很慢了。目前有200 kV、300 kV和1000 kV的商品电镜。法国和日本有3000 kV的特制电镜。HVEM除加速筒以外与一般 TEM相似,只是尺寸放大了。1000 kV的电镜有两层楼高。放大尺寸后,样品周围空间增大,便于安置各种处理样品的附件,如拉伸、加热、冷却、化学反应等副件,并能把它们与倾斜样品台结合起来;还可以做动态观察,用电视记录样品处理过程中的变化。高能量的电子能造成样品中的辐射损伤,这对研究材料辐射损伤的微观机理带来极大的方便。

  (2) 高分辨电镜(HREM) 提高加速电压,使电子波长更短,能提高分辨本领。由于技术上的难度高,所以至70年代初超高压电镜主要针对提高穿透率。70年代末至80年代初技术上的提高带来了200 kV、300 kV的高分辨商品电镜及个别500 kV、600 kV和1000 kV的HREM。分辨本领能达2A 左右。不久将能达到1.5A。由于生物学分子极易被辐照损伤,所以目前HREM主要用于观察无机材料中的原子排列。
2、扫描电镜 (SEM)
  主要用于直接观察固体表面的形貌,其原理如图2扫描电子显微镜的原理图所示。先利用电子透镜将一个电子束斑缩小到几十埃,用偏转系统使电子束在样品面上作光栅扫描。电子束在它所到之处激发出次级电子,经探测器收集后成为信号,调制一个同步扫描的显像管的亮度,显示出图像。样品表面上的凹凸不平使某些局部朝向次级电子探测器,另一些背向探测器。朝向探测器的部分发出的次级电子被集收得多,就显得亮,反之就显得暗,由此产生阴阳面、富有立体感的图像。像的放大倍数为显像管的扫描幅度比上样品面上电子束的扫描幅度。SEM的分辨本领比电子束斑直径略大。目前SEM的分辨本领能达60A。

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扫描电子显微镜的原理图

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扫描电镜
  3、扫描透射电镜(STEM)
  成像方式与扫描电镜相似,不过接收的不是次级电子而是透射电子(包括部分小角散射电子)。样品也必须是薄膜,STEM的分辨本领与电子束斑直径相当。专门的STEM用高亮度场致发射电子枪(要求10-10托的超高真空)。分辨本领能达3。利用这种STEM已观察到轻元素支持膜上的单个重原子。对实际工作尤为重要的是可以利用它的微小电子束斑作极微区(几十埃)的晶体结构分析(用电子衍射)和成分分析(用电子束激发的标识X 射线或者用电子能量损失谱)。目前商品TEM可以带有STEM附件,不过因为没有高亮度场致发射枪,所以只能将束斑缩到几十埃。能做约100A 范围内的结构和成分分析。能在观察显微像的同时在其任意一个微小的局部做上述分析的电镜叫“分析电镜”。

[修改于 10 年前 - 2012-12-14 02:43:28]

11
虎哥 作者
9年9个月前
1楼
上面的资料很老了,估计是80年代中叶写的,图片也属于中古时期。我们来看看一个非常小的现代电镜(当然也有非常非常大的,用途不同而已)。



超小型透射电子显微镜


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LVEM5台式透射电子显微镜

透射电镜(TEM)、电子衍射(ED)、扫描电镜(SEM)、扫描透射电镜(STEM)四种成像模式
分辨率:1.2nm(TEM);3nm(SEM)
Schottky场发射电子枪:高亮度、高对比度
观察生物样品无需染色

传统透射电子显微镜体积庞大,对放置环境有着严格的要求,并且需要制冷机等外置设备。通常会占据整间实验室。
LVEM5从根本上区别于传统电镜,尺寸较传统电镜缩小了90%,对放置环境无严格要求,无需任何外置冷却设备,可以安装用户所需的任意实验室或办公室桌面,是目前性价比最高的电子显微镜。

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Schottky场发射电子枪:高亮度/高对比度
电子枪类型是决定电镜性能的重要参数。LVEM5采用特殊设计的倒置肖特基(Schottky)场发射电子枪,提供高亮度高相干的电子束。电子枪使用寿命可达2000小时以上。
传统TEM多采用100kV以上电子束加速电压,高能电子束不能区分轻材料中相近的密度和原子序数,对于轻元素样品(C、N、O样品,生物样品)难以获得好的对比度,影响图像质量。
LVEM5采用5kV低电压设计,低电压电子束对密度和原子序数有很高的灵敏度,对于小到0.005 g/cm3的密度差别仍能得到很好的图像对比度。例如,对20nm碳膜样品,5KV电压下比100KV电压下对比度提高10倍以上。而LVEM5的空间分辨率在低电压下仍能达到2nm。


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未经染色的老鼠心脏切片在80kV透射电镜下得到的图像,与LVEM5下得到的图像。


LVEM5采用5kV低加速电压,图像具有更好的对比度




TEM-STEM-ED-SEM 四种成像模式
TEM模式
LVEM5是世界上唯一的台式透射电子显微镜,同时也是唯一的低加速电压(5kV)透射电镜。同传统透射电镜(80-200kV)相比,增加了电子束与样品的相互作用,从而提高了图像对比度。


分辨率2nm,放大倍数 5000-202,000x,图像采集:2048 x 2048


添加TEM升级选件,分辨率提升至1.2nm,放大倍数 70万倍


SEM模式


扫描电镜(SEM)模式可用于观察任意固体样品。在SEM模式下,LVEM5采用4分割背散射探测器,提供多个观测角度。
普通扫描电镜在观察不导电样品时,需要对样品进行喷金、喷碳处理,以增加样品导电性。LVEM5的另一优点在于,无需喷金可直接观测不导电样品。
分辨率3nm,放大倍数 640x - 1,000,000x,图像采集:2048 x 2048


STEM模式
在扫描透射电子显微(STEM)模式下,电子束被聚焦到很小直径,在样品上进行扫描。可用于观察厚度较厚的样品或染色样品ED模式
电子衍射(ED)可用于确定样品的晶体结构、结晶度、相组成.    
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TEM:细胞器
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STEM:聚乙烯单晶
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ED:ZnO单晶
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SEM:水凝胶
钱小燕
9年9个月前
2楼
谁准备做一台吗?
y0123
9年9个月前
3楼
一直想购买一台,现在开始攒钱
我说要有光
9年9个月前
4楼
“萀葶鲅”是什么奇葩的东西??
kcltxinshou
9年9个月前
5楼
我认为个人完全可以做一台。有两个部分较难搞:抽真空、样品制备。
y0123
9年9个月前
6楼
S.D.P
9年9个月前
7楼
至今还在用暗场光学镜的飘过。。。。电镜是很遥远的东西
dr.lc
9年9个月前
8楼
才攒钱买了一台光学镜。。。
同LS,电镜太远了。。。
贵死了。。。

PS:这个为什么要放到高压里呢??
dr.lc
9年9个月前
9楼
回 8楼(XXXXX) 的帖子
好吧好吧。。。
我明白为什么在高压里了。。。
S.D.P
9年9个月前
10楼
回 9楼(XXXXX) 的帖子
电镜都是靠高压工作的吧?
+1
科创币
dr.lc
2012-12-23
我残了。。
celeron533
9年9个月前
11楼
坐等天叔出PVC版本~
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