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电子显微镜的基本原理

发表时间:2021-01-05  |  点击率:1241

电子显微镜的基本原理

   电子显微镜是20世纪的重大科学技术发明,如同三极管的发明推动革命了半导体界一样,电子显微镜也很大地促进了生命科学的发展。下面小编来给大家介绍下电子显微镜的基本原理。

 

电子显微镜是根据电子光学原理,用电子束和电子透镜代替光束和光学透镜,使物质的细微结构在非常高的放大倍数下成像的仪器。近年来,电镜的研究和制造有了很大的发展:一方面,电镜的分辨率不断提高,透射电镜的点分辨率达到了0.2-0.3nm,晶格分辨率已经达到0.1nm左右,通过电镜,人们已经能直接观察到原子像;另一方面,除透射电镜外,还发展了多种电镜,如扫描电镜、分析电镜等。

 

一、透射电子显微镜的成像原理

 

1、吸收像:当电子射到质量、密度大的dao样品时,主要的成相作用是散射作用。样品上质量厚度大的地方对电子的散射角大,通过的电子较少,像的亮度较暗。早期的透射电子显微镜都是基于这种原理。

 

2、衍射像:电子束被样品衍射后,样品不同位置的衍射波振幅分布对应于样品中晶体各部分不同的衍射能力,当出现晶体缺陷时,缺陷部分的衍射能力与完整区域不同,从而使衍射波的振幅分布不均匀,反映出晶体缺陷的分布。

 

3、相位像:当样品薄至100Å以下时,电子可以穿过样品,波的振幅变化可以忽略,成像来自于相位的变化。

 

二、扫描电子显微镜成像原理

 

扫描电子显微镜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。

 

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。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。

 

以上内容就是对电子显微镜的基本原理的介绍了,电子显微镜的分辨本领虽已远胜于光学显微镜,但电子显微镜因需在真空条件下工作,所以很难观察活的生物,而且电子束的照射也会使生物样品受到辐照损伤。

 

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