Принцип работы и применение просвечивающей электронной микроскопии
Просвечивающая электронная микроскопия (сокращенно ПЭМ) позволяет увидеть мелкие структуры размером менее {{0}},2 мкм, которые невозможно четко увидеть под оптическим микроскопом. Эти структуры называются ультраструктурами или ультраструктурами. Чтобы четко видеть эти структуры, необходимо выбрать источник света с более короткой длиной волны, чтобы улучшить разрешение микроскопа. Руска изобрел просвечивающую электронную микроскопию с электронным лучом в качестве источника света в 1932 году. Длина волны электронного луча намного короче, чем видимый свет и ультрафиолетовый свет, а длина волны электронного луча обратно пропорциональна квадратному корню из напряжения. испускаемого электронного луча, то есть чем выше напряжение, тем короче длина волны. В настоящее время разрешение ПЭМ может достигать 0,2 нм.
Принцип работы просвечивающей электронной микроскопии заключается в том, что электронный луч, испускаемый электронной пушкой, проходит через конденсатор вдоль оптической оси корпуса зеркала в вакуумном канале, а затем сводит его в резкое, яркое и однородное световое пятно через конденсор, освещающий образец в камере для образцов; Электронный луч, проходящий через образец, несет структурную информацию внутри образца, при этом меньше электронов проходит через плотные области, а больше электронов проходит через разреженные области; После фокусировки и первичного увеличения объектива луч электронов поступает в промежуточную линзу, а также в первое и второе проекционные зеркала нижнего уровня для формирования изображения с полным увеличением. Усиленное электронное изображение наконец проецируется на флуоресцентный экран в комнате наблюдения; Флуоресцентный экран преобразует электронные изображения в изображения видимого света, которые пользователи могут наблюдать. В этом разделе будут представлены основные структуры и принципы каждой системы отдельно.
Принцип визуализации просвечивающей электронной микроскопии
Принцип визуализации просвечивающей электронной микроскопии можно разделить на три случая:
1. Изображение поглощения. Когда электроны эмитируются на образцы с большой массой и плотностью, основным фазообразованием является рассеяние. Области с большой массой и толщиной на образце имеют больший угол рассеяния электронов, через них проходит меньше электронов, а яркость изображения темнее. Ранняя просвечивающая электронная микроскопия была основана на этом принципе.
2. Дифракционное изображение: после дифракции электронного луча на образце распределение амплитуды дифрагированной волны в разных положениях образца соответствует различной дифракционной способности каждой части кристалла в образце. При появлении кристаллографических дефектов дифракционная способность части дефекта отличается от всей площади, поэтому распределение амплитуды дифрагированной волны является неравномерным, что отражает распределение кристаллографических дефектов.
3. Фазовое изображение. Когда образец тоньше 100 Å, электроны могут проходить через образец, и изменением амплитуды волны можно пренебречь. Изображение возникает из-за изменения фазы.
Использование просвечивающей электронной микроскопии
Просвечивающая электронная микроскопия широко используется в материаловедении и биологии. Из-за склонности электронов к рассеянию или поглощению объектами сила проникновения невелика, а плотность, толщина и другие факторы образца могут повлиять на конечное качество изображения. Поэтому необходимо готовить более тонкие ультратонкие срезы, обычно 50-100нм. Поэтому образцы, наблюдаемые с помощью просвечивающей электронной микроскопии, должны быть очень тонкими. Обычно используемые методы включают в себя: метод получения ультратонких срезов, метод получения замороженных ультратонких срезов, метод замороженного травления, метод замороженного разрушения и т. д. Для жидких образцов это обычно наблюдают, подвешивая предварительно обработанную медную проволочную сетку.
