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电子显微镜有哪些种类

电子显微镜有哪些种类

时间:2020-03-14 17:38来源:未知 作者:安尼仪器 点击:
一:透射式电子显微镜(TEM) 透射电子显微镜(英语:Transmission electron microscope,缩写:TEM、CTEM),简称透射电镜,是把经加速和聚集的电子束投射到非常薄的样品上,电子与样品中的原
一:透射式电子显微镜(TEM)

透射电子显微镜(英语:Transmission electron microscope,缩写:TEM、CTEM),简称透射电镜,是把经加速和聚集的电子束投射到非常薄的样品上,电子与样品中的原子碰撞而改变方向,从而产生立体角散射。散射角的大小与样品的密度、厚度相关,因此可以形成明暗不同的影像,影像将在放大、聚焦后在成像器件(如荧光屏、胶片、以及感光耦合组件)上显示出来。
 
由于电子的德布罗意波长非常短,透射电子显微镜的分辨率比光学显微镜高的很多,可以达到0.01~0.02μm,放大倍数为几万~百万倍。因此,使用透射电子显微镜可以用于观察样品的精细结构,甚至可以用于观察仅仅一列原子的结构,比光学显微镜所能够观察到的最小的结构小数万倍。TEM在物理学和生物学等相关的许多科学领域中都是重要的分析方法,如癌症研究、病毒学、材料科学、以及纳米技术、半导体研究等等。
 
在放大倍数较低的时候,TEM成像的对比度主要是由于材料不同的厚度和成分造成对电子的吸收不同而造成的。而当放大率倍数较高的时候,复杂的波动作用会造成成像的亮度的不同,因此需要专业知识来对所得到的像进行分析。通过使用TEM不同的模式,可以通过物质的化学特性、晶体方向、电子结构、样品造成的电子相移以及通常的对电子吸收对样品成像。
 
第一台TEM由马克斯·克诺尔和恩斯特·鲁斯卡在1931年研制,这个研究组于1933年研制了第一台分辨率超过可见光的TEM,而第一台商用TEM于1939年研制成功。

        透射式电子显微镜可以直接获得一个样本的投影。在这种显微镜中电子穿过样本,因此样本必须非常薄。样本的厚度取决于组成样本的原子的原子量、加速电子所用的电压和所希望获得的分辨率。样本的厚度可以从数纳米到数微米不等。原子量越高、电压越低,样本就必须越薄。
通过改变物镜的透镜系统人们可以直接放大物镜的焦点的像。由此人们可以获得电子衍射像。使用这个像可以分析样本的晶体结构。

常见的电子显微镜


二:扫描电子显微镜(英语:Scanning Electron Microscope,缩写为SEM)

简称扫描电镜,是一种电子显微镜,其通过用聚焦电子束扫描样品的表面来产生样品表面的图像。
 
电子与样品中的原子相互作用,产生包含关于样品的表面测绘学形貌和组成的信息的各种信号。电子束通常以光栅扫描图案扫描,并且光束的位置与检测到的信号组合以产生图像。扫描电子显微镜可以实现分辨率优于1纳米。样品可以在高真空,低真空,湿条件(用环境扫描电子显微镜)以及宽范围的低温或高温下观察到。
 
最常见的扫描电子显微镜模式是检测由电子束激发的原子发射的二次电子(secondary electron)。可以检测的二次电子的数量,取决于样品测绘学形貌,以及取决于其他因素。通过扫描样品并使用特殊检测器收集被发射的二次电子,创建了显示表面的形貌的图像。它还可能产生样品表面的高分辨率图像,且图像呈三维,鉴定样品的表面结构。
 
 
扫描式电子显微镜(SEM)中的电子束尽量聚焦在样本的一小块地方,然后一行一行地扫描样本。入射的电子导致样本表面散发出电子,显微镜观察的是这些每个点散射出来的电子。由于这样的显微镜中电子不必透射样本,因此其电子加速的电压不必非常高。场发射扫描电子显微镜是一种比较简单的电子显微镜,它观察样本上因强电场导致的场发射所散发出来的电子。
 
假如观察的是透过样本的扫描电子的话,那么这种显微镜被称为扫描透射电子显微镜(Scanning Transmission Electron Microscopy,STEM)。
 
冷冻电镜,就是用于扫描电镜的超低温冷冻制样及传输技术(Cryo-SEM)可实现直接观察液体、半液体及对电子束敏感的样品,如生物、高分子材料等。样品经过超低温冷冻、断裂、镀膜制样(喷金/喷碳)等处理后,通过冷冻传输系统放入电镜内的冷台(温度可至-185℃)即可进行观察。其中,快速冷冻技术可使水在低温状态下呈玻璃态,减少冰晶的产生,从而不影响样品本身结构,冷冻传输系统保证在低温状态下对样品进行电镜观察。


以上是常见的两种电子显微镜,另外还有能量过滤穿透式电子显微镜,场发射扫描电子显微镜,但是比较少见,还有比较先进的具有记录功能的电子视频显微镜,篇幅比较大,这里就不展开讲,有兴趣的朋友可以多了解


 
(责任编辑:安尼仪器)
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