電子顯微鏡原理
導(dǎo)讀：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，電子顯微鏡也極大地促進(jìn)了生命科學(xué)的發(fā)展，發(fā)明掃描隧道電子顯微鏡的兩位科學(xué)家還獲得了諾貝爾獎(jiǎng)。本文詳細(xì)介紹電子顯微鏡功能、結(jié)構(gòu)和原理，感興趣的同學(xué)請(qǐng)多多關(guān)注。。。
1. 電子顯微鏡原理—簡(jiǎn)介
電子顯微鏡(electron microscopy)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。
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。
2. 電子顯微鏡原理—結(jié)構(gòu)
電子顯微鏡由電子光學(xué)系統(tǒng)、真空系統(tǒng)和供電系統(tǒng)三部分組成，下面分別介紹三部分：
1) 電子光學(xué)系統(tǒng)
電子光學(xué)系統(tǒng)主要有電子槍、電子透鏡、樣品架、熒光屏和照相機(jī)構(gòu)等部件，這些部件通常是自上而下地裝配成一個(gè)柱體。
電子槍是由鎢絲熱陰極、柵極和陰極構(gòu)成的部件。它能發(fā)射并形成速度均勻的電子束，所以加速電壓的穩(wěn)定度要求不低于萬分之一。
電子透鏡是電子顯微鏡鏡筒中最重要的部件，它用一個(gè)對(duì)稱于鏡筒軸線的空間電場(chǎng)或磁場(chǎng)使電子軌跡向軸線彎曲形成聚焦，其作用與玻璃凸透鏡使光束聚焦的作用相似，所以稱為電子透鏡。現(xiàn)代電子顯微鏡大多采用電磁透鏡，由很穩(wěn)定的直流勵(lì)磁電流通過帶極靴的線圈產(chǎn)生的強(qiáng)磁場(chǎng)使電子聚焦。
2) 真空系統(tǒng)
為了保證真在整個(gè)通道中只與試樣發(fā)生相互作用，而不與空氣分子發(fā)生碰撞，因此，整個(gè)電子通道從電子槍至照相底板盒都必須置于真空系統(tǒng)之內(nèi)，一般真空度為10-4～10-7毫米汞柱。
3) 供電系統(tǒng)
透射電鏡需要兩部分電源：一是供給電子槍的高壓部分，二是供給電磁透鏡的低壓穩(wěn)流部分。電源的穩(wěn)定性是電鏡性能好壞的一個(gè)極為重要的標(biāo)志。所以，對(duì)供電系統(tǒng)的主要要求是產(chǎn)生高穩(wěn)定的加速電壓和各透鏡的激磁電流。近代儀器除了上述電源部分外，尚有自動(dòng)操作程序控制系統(tǒng)和數(shù)據(jù)處理的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。
3. 電子顯微鏡原理—工作原理
目前，電子顯微鏡技術(shù)(electron microscopy)已成為研究機(jī)體微細(xì)結(jié)構(gòu)的重要手段。常用的有透射電鏡(transmission electron microscope，TEM)和掃描電子顯微鏡(scanning electron microscope，SEM)。下面分別介紹兩種電子顯微鏡的工作原理：
1) 透射電子顯微鏡(Transmission electron microscope，TEM)
透射電鏡即透射電子顯微鏡(Transmission Electron Microscope，簡(jiǎn)稱TEM)，通常稱作電子顯微鏡或電鏡(EM)，是使用最為廣泛的一類電鏡。
工作原理：在真空條件下，電子束經(jīng)高壓加速后，穿透樣品時(shí)形成散射電子和透射電子，它們?cè)陔姶磐哥R的作用下在熒光屏上成像。電子束投射到樣品時(shí)，可隨組織構(gòu)成成分的密度不同而發(fā)生相應(yīng)的電子發(fā)射，如電子束投射到質(zhì)量大的結(jié)構(gòu)時(shí)，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。
主要優(yōu)點(diǎn)：分辨率高，可用來觀察組織和細(xì)胞內(nèi)部的超微結(jié)構(gòu)以及微生物和生物大分子的全貌。
2) 掃描電鏡(Scanning Electron microscope)
掃描電鏡即掃描電子顯微鏡(Scanning Electron Microscope，簡(jiǎn)稱SEM)。主要用于觀察樣品的表面形貌、割裂面結(jié)構(gòu)、管腔內(nèi)表面的結(jié)構(gòu)等。
工作原理：掃描電鏡是利用二次電子信號(hào)成像來觀察樣品的表面形態(tài)。用極細(xì)的電子束在樣品表面掃描，激發(fā)樣品表面放出二次電子，將產(chǎn)生的二次電子用特制的探測(cè)器收集，形成電信號(hào)運(yùn)送到顯像管，在熒光屏上顯示物體。(細(xì)胞、組織)表面的立體構(gòu)像，可攝制成照片。
主要優(yōu)點(diǎn)：景深長(zhǎng)，所獲得的圖像立體感強(qiáng)，可用來觀察生物樣品的各種形貌特征。
通過上面的介紹，相信大家已經(jīng)對(duì)電子顯微鏡結(jié)構(gòu)和原理有了比較清晰的了解，小編還精心選取了四篇關(guān)于電子顯微鏡的文章，希望大家多多學(xué)習(xí)。。。
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