Характеристики трансмиссионной электронной микроскопии
Принцип формирования изображения электронного микроскопа и оптического микроскопа в основном одинаков, разница заключается в том, что первый использует электронный луч в качестве источника света и электромагнитное поле в качестве линзы. Кроме того, поскольку проникающая способность электронного луча очень мала, образец, используемый для электронного микроскопа, должен быть сделан в виде ультратонкого среза толщиной около 50 нм. Этот срез должен быть сделан с помощью ультрамикротома. Увеличение электронного микроскопа может достигать почти миллиона крат. Он состоит из пяти частей: системы освещения, системы визуализации, вакуумной системы, системы регистрации и системы электропитания. Если он разделен: основной частью является электронный объектив и система записи изображений. Электронные пушки, конденсорные зеркала, камеры для образцов, объективы, дифракционные зеркала, промежуточные зеркала, проекционные зеркала, флуоресцентные экраны и камеры в вакууме.
Электронный микроскоп — это микроскоп, который использует электроны, чтобы показать внутреннюю часть или поверхность объекта. Длина волны высокоскоростных электронов короче, чем у видимого света (дуальность волна-частица), а разрешение микроскопа ограничено используемой им длиной волны. Следовательно, теоретическое разрешение электронного микроскопа (около 0,1 нм) намного выше, чем у оптического микроскопа. скорость (около 200 нм).
Просвечивающий электронный микроскоп, сокращенно TEM, называемый просвечивающим электронным микроскопом, предназначен для проецирования ускоренного и концентрированного электронного луча на очень тонкий образец, и электроны сталкиваются с атомами в образце, чтобы изменить направление, тем самым вызывая рассеяние под телесным углом. Размер угла рассеяния связан с плотностью и толщиной образца, поэтому могут быть сформированы изображения с разной яркостью и темнотой, и изображения будут отображаться на устройствах обработки изображений (таких как флуоресцентные экраны, пленки и светочувствительные соединительные компоненты). после увеличения и фокусировки.
Из-за очень короткой длины волны де Бройля электрона разрешающая способность просвечивающего электронного микроскопа намного выше разрешения оптического микроскопа, который может достигать 0.1-0.2 нм, а увеличение составляет десятков тысяч до миллионов раз. Поэтому с помощью просвечивающей электронной микроскопии можно наблюдать тонкую структуру образцов, даже структуру всего лишь одного столбца атомов, который в десятки тысяч раз меньше самой мелкой структуры, которую можно наблюдать с помощью оптической микроскопии. ПЭМ является важным аналитическим методом во многих научных областях, связанных с физикой и биологией, таких как исследования рака, вирусология, материаловедение, а также нанотехнологии, исследования полупроводников и т. д.
При малых увеличениях контраст в ПЭМ-изображениях в основном обусловлен разным поглощением электронов из-за разной толщины и состава материала. При большом кратном увеличении сложные колебания будут вызывать различия в яркости изображения, поэтому для анализа полученного изображения требуются профессиональные знания. Используя различные режимы ПЭМ, можно получить изображение образца по его химическим свойствам, кристаллографической ориентации, электронной структуре, сдвигу электронной фазы образцом и, как правило, по поглощению электронов.
Первый ПЭМ был разработан Максом Кнорром и Эрнстом Руска в 1931 году, эта исследовательская группа разработала первый ПЭМ с разрешением за пределами видимого света в 1933 году и первый коммерческий успех ПЭМ в 1939 году.
Большой ТЕМ
В обычном ТЭМ обычно используется напряжение ускорения электронного пучка {{0}} кВ. Разные модели соответствуют разным напряжениям ускорения электронного пучка. Разрешение связано с напряжением ускорения электронного пучка и может достигать 0,2-0,1 нм. Высококачественные модели могут достигать разрешения атомарного уровня.
Низковольтный ТЭМ
Низковольтный электронный микроскоп, напряжение ускорения электронного луча (5 кВ), используемое LVEM, намного ниже, чем у большого просвечивающего электронного микроскопа. Более низкое ускоряющее напряжение повысит силу взаимодействия между электронным лучом и образцом, тем самым улучшив контрастность и контрастность изображения, что особенно подходит для таких образцов, как полимеры и биология; в то же время низковольтный просвечивающий электронный микроскоп нанесет меньше вреда образцу.
Разрешение ниже, чем у большого электронного микроскопа, 1-2нм. Благодаря низкому напряжению TEM, SEM и STEM могут быть объединены в одном устройстве.
Крио-ЭМ
Криомикроскопия обычно оснащена устройством для замораживания образцов на обычном просвечивающем электронном микроскопе для охлаждения образца до температуры жидкого азота (77 К), который используется для наблюдения за чувствительными к температуре образцами, такими как белки и биологические срезы. Путем замораживания образца можно уменьшить повреждение образца электронным лучом, уменьшить деформацию образца и получить более реалистичную форму образца.
рабочие характеристики
1. Стабильность
Стабильность фотоумножителя определяется многими факторами, такими как характеристики самого устройства, рабочее состояние и условия окружающей среды. Есть много ситуаций, когда выход трубки нестабилен во время рабочего процесса, в основном в том числе:
а. Прыгающая нестабильность, вызванная плохой сваркой электродов в трубке, рыхлой структурой, плохим контактом осколков катода, разрядом наконечника между электродами, перекрытием и т. д., и сигнал внезапно становится большим и маленьким.
б. Непрерывность и усталостная нестабильность, вызванные слишком большим выходным током анода.
в. Влияние условий окружающей среды на стабильность. При повышении температуры окружающей среды чувствительность трубки снижается.
д. Влажная среда вызывает утечку между контактами, что приводит к увеличению темнового тока и нестабильности.
е. Помехи электромагнитного поля окружающей среды вызывают нестабильную работу.
2. Ограничение рабочего напряжения
Предельное рабочее напряжение относится к верхнему пределу напряжения, которое разрешено прикладывать к лампе. Выше этого напряжения лампа разрядится или даже сломается.
