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電子顯微鏡的分類(lèi)與保養(yǎng)
[ 2011/11/10 17:22:33 ] [轉(zhuǎn)載請(qǐng)注明來(lái)源:就是要儀器網(wǎng)]

                                                                       
一、電子顯微鏡
    電子顯微鏡,簡(jiǎn)稱(chēng)電鏡,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。
    電子顯微鏡常用的有透射電鏡(transmissionelectronmicroscope,TEM)和掃描電子顯微鏡(scanningelectronmicroscope,SEM)。與光鏡相比電鏡用電子束代替了可見(jiàn)光,用電磁透鏡代替了光學(xué)透鏡并使用熒光屏將肉眼不可見(jiàn)電子束成像。與光鏡相比電鏡用電子束代替了可見(jiàn)光,用電磁透鏡代替了光學(xué)透鏡并使用熒光屏將肉眼不可見(jiàn)電子束成像。

二、電子顯微鏡的分類(lèi)
1、 透射電鏡 (TEM)
樣品必須制成電子能穿透的,厚度為100~2000 ?的薄膜。成像方式與光學(xué)生物顯微鏡相似,只是以電子透鏡代替玻璃透鏡。放大后的電子像在熒光屏上顯示出來(lái)。圖1 透射電子顯微鏡的光路示意圖是其光路示意圖。TEM的分辨本領(lǐng)能達(dá) 3 ?左右。在特殊情況下能更高些。
(1)超高壓電鏡 (HVEM) 是一種TEM,不過(guò)常用的 TEM加速電壓為 100 kV。只能穿透幾千埃厚的樣品。電子的穿透能力隨 b2 = v2/c2 ( 電子速度與光速之比 )而增。由于相對(duì)論性效應(yīng),b2在 500 kV以上增加得就很慢了。目前有200 kV、300 kV和1000 kV的商品電鏡。法國(guó)和日本有3000 kV的特制電鏡。HVEM除加速筒以外與一般 TEM相似,只是尺寸放大了。1000 kV的電鏡有兩層樓高。放大尺寸后,樣品周?chē)臻g增大,便于安置各種處理樣品的附件,如拉伸、加熱、冷卻、化學(xué)反應(yīng)等副件,并能把它們與傾斜樣品臺(tái)結(jié)合起來(lái);還可以做動(dòng)態(tài)觀(guān)察,用電視記錄樣品處理過(guò)程中的變化。高能量的電子能造成樣品中的輻射損傷,這對(duì)研究材料輻射損傷的微觀(guān)機(jī)理帶來(lái)極大的方便。
(2)高分辨電鏡(HREM) 提高加速電壓,使電子波長(zhǎng)更短,能提高分辨本領(lǐng)。由于技術(shù)上的難度高,所以至70年代初超高壓電鏡主要針對(duì)提高穿透率。70年代末至80年代初技術(shù)上的提高帶來(lái)了200 kV、300 kV的高分辨商品電鏡及個(gè)別500 kV、600 kV和1000 kV的HREM。分辨本領(lǐng)能達(dá)2 ?左右。不久將能達(dá)到1.5 ? 。由于生物學(xué)分子極易被輻照損傷,所以目前HREM主要用于觀(guān)察無(wú)機(jī)材料中的原子排列。
2、掃描電鏡 (SEM)
   主要用于直接觀(guān)察固體表面的形貌,其原理如圖2掃描電子顯微鏡的原理圖所示。先利用電子透鏡將一個(gè)電子束斑縮小到幾十埃,用偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)使電子束在樣品面上作光柵掃描。電子束在它所到之處激發(fā)出次級(jí)電子,經(jīng)探測(cè)器收集后成為信號(hào),調(diào)制一個(gè)同步掃描的顯像管的亮度,顯示出圖像。樣品表面上的凹凸不平使某些局部朝向次級(jí)電子探測(cè)器,另一些背向探測(cè)器。朝向探測(cè)器的部分發(fā)出的次級(jí)電子被集收得多,就顯得亮,反之就顯得暗,由此產(chǎn)生陰陽(yáng)面、富有立體感的圖像。像的放大倍數(shù)為顯像管的掃描幅度比上樣品面上電子束的掃描幅度。SEM的分辨本領(lǐng)比電子束斑直徑略大。目前SEM的分辨本領(lǐng)能達(dá)60 ? 。
3、掃描透射電鏡(STEM)
成像方式與掃描電鏡相似,不過(guò)接收的不是次級(jí)電子而是透射電子(包括部分小角散射電子)。樣品也必須是薄膜,STEM的分辨本領(lǐng)與電子束斑直徑相當(dāng)。專(zhuān)門(mén)的STEM用高亮度場(chǎng)致發(fā)射電子槍(要求10-10托的超高真空)。分辨本領(lǐng)能達(dá)3 ? 。利用這種STEM已觀(guān)察到輕元素支持膜上的單個(gè)重原子。對(duì)實(shí)際工作尤為重要的是可以利用它的微小電子束斑作極微區(qū)(幾十埃)的晶體結(jié)構(gòu)分析(用電子衍射)和成分分析(用電子束激發(fā)的標(biāo)識(shí)X 射線(xiàn)或者用電子能量損失譜)。目前商品TEM可以帶有STEM附件,不過(guò)因?yàn)闆](méi)有高亮度場(chǎng)致發(fā)射槍?zhuān)灾荒軐⑹呖s到幾十埃。能做約100 ?范圍內(nèi)的結(jié)構(gòu)和成分分析。能在觀(guān)察顯微像的同時(shí)在其任意一個(gè)微小的局部做上述分析的電鏡叫“分析電鏡”。


三、透射電鏡保養(yǎng):

透射電鏡的日常維護(hù)注意事項(xiàng)
  
1.常開(kāi)機(jī),多使用,這樣就能隨時(shí)掌握儀器工作情況,隨時(shí)注意觀(guān)察圖、光、聲、真空、氣壓、電源的變化情況,及時(shí)調(diào)節(jié),作好記錄,時(shí)間長(zhǎng)了肯定會(huì)積累很多經(jīng)驗(yàn)。

2.注意空氣濕度、防止老鼠撒潑、電壓要穩(wěn)定、氣體要清潔干燥、防止小樣品掉入,尤其是細(xì)顆粒,粉末、防止碰撞

3.監(jiān)視電子槍內(nèi)的氟里昂是否降低,監(jiān)視機(jī)械泵里的油是否降低到水平線(xiàn)以下,空氣壓縮機(jī)時(shí)常放放氣,循環(huán)水裝置內(nèi)的水要定期更換,保持室內(nèi)濕度在40~70%,溫度在15~25度。電鏡的修理來(lái)說(shuō)就要有較高的技術(shù)水平,一要有興趣,二要有悟性,主要是實(shí)際動(dòng)手能力,和高超的綜合知識(shí)的靈活運(yùn)用,同時(shí)還要靠經(jīng)驗(yàn)的積累,最好是學(xué)電子學(xué)的人,又有實(shí)際能力來(lái)管理電鏡。

4.旋轉(zhuǎn)泵用的真空油有條件最好一年換一次油。油臟的快慢主要和實(shí)驗(yàn)室潔凈程度、濕度有關(guān)。電鏡不用最好也開(kāi)著,每天抽抽真空,隔一兩天電路通通電,學(xué)校放假,最好每周開(kāi)兩天,尤其是夏天,暑假結(jié)束剛開(kāi)學(xué)是出故障最多的時(shí)候。


   

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