+86-18822802390

Свяжитесь с нами

  • Тел.: +8618822802390

  • Электронная-почта:admin@gvda-instrument.com

  • Ватсап: 8618822802390

  • Добавить: комната 610-612, коммерческое здание Хуачуанда, район 46, улица Цуйчжу, улица Синьань, Баоань, Шэньчжэнь.

Преимущества электронной микроскопии по сравнению со световой микроскопией

Nov 03, 2022

Преимущества электронной микроскопии по сравнению со световой микроскопией


Электронный микроскоп, оптический микроскоп, принцип визуализации, сходства и различия


Электронный микроскоп — это прибор, который заменяет световой луч и оптическую линзу электронным лучом и электронной линзой в соответствии с принципом электронной оптики, так что тонкую структуру вещества можно отобразить при очень большом увеличении.


Разрешающая способность электронного микроскопа выражается малым расстоянием между двумя соседними точками, которое он может разрешить. В 1970-х годах просвечивавшие электронные микроскопы имели разрешение около 0,3 нанометра (человеческий глаз имеет разрешающую способность около 0,1 миллиметра). Теперь максимальное увеличение электронного микроскопа составляет более 3 миллионов раз, а максимальное увеличение оптического микроскопа составляет около 2000 раз, поэтому атомы некоторых тяжелых металлов и аккуратно расположенную атомную решетку в кристаллах можно непосредственно наблюдать через электронный микроскоп.


В 1931 году Кнорр-Бремзе и Руска в Германии модифицировали высоковольтный осциллограф с разрядным источником электронов с холодным катодом и тремя электронными линзами и получили увеличенное изображение более чем в десять раз, что подтвердило возможность увеличения изображения с помощью электронного микроскопа. . . В 1932 году, после усовершенствования Руска, разрешающая способность электронного микроскопа достигла 50 нанометров, что примерно в десять раз превышало разрешающую способность оптического микроскопа того времени, поэтому электронный микроскоп начал привлекать внимание людей.


В 1940-х годах Хилл в США компенсировал вращательную асимметрию электронной линзы астигматиком, что совершило новый прорыв в разрешающей способности электронного микроскопа и постепенно достигло современного уровня. В Китае в 1958 г. был успешно разработан просвечивающий электронный микроскоп с разрешением 3 нм, а в 1979 г. был изготовлен крупногабаритный электронный микроскоп с разрешением 0,3 нм.


Хотя разрешающая способность электронных микроскопов намного лучше, чем у оптических микроскопов, наблюдать за живыми организмами сложно, поскольку электронные микроскопы должны работать в условиях вакуума, а облучение электронными лучами также вызывает радиационное повреждение биологических образцов. Другие вопросы, такие как улучшение яркости электронной пушки и качество электронной линзы, также нуждаются в дальнейшем изучении.


Разрешающая способность является важным показателем электронного микроскопа, который связан с углом падения конуса и длиной волны электронного луча, проходящего через образец. Длина волны видимого света составляет от 300 до 700 нанометров, а длина волны электронного луча связана с ускоряющим напряжением. При ускоряющем напряжении 50-100 кВ длина волны электронного пучка составляет около 0,0053-0,0037 нм. Поскольку длина волны электронного луча намного меньше, чем длина волны видимого света, даже если угол конусности электронного луча составляет всего 1 процент от угла конусности оптического микроскопа, разрешающая способность электронного микроскопа все же намного превосходит разрешающую способность электронного микроскопа. оптического микроскопа.


Электронный микроскоп состоит из трех частей: тубуса объектива, вакуумной системы и блока питания. Тубус объектива в основном включает электронную пушку, электронную линзу, держатель образца, флуоресцентный экран и механизм камеры, которые обычно собираются в цилиндр сверху вниз; вакуумная система состоит из механического вакуумного насоса, диффузионного насоса, вакуумного клапана и т. д. Газопровод соединяется с оправой объектива; шкаф электропитания состоит из высоковольтного генератора, стабилизатора тока возбуждения и различных блоков регулировки и управления.


Электронная линза является важной частью тубуса электронного микроскопа. Он использует пространственное электрическое поле или магнитное поле, симметричное оси ствола, чтобы искривить траекторию электрона к оси, чтобы сформировать фокус. Его функция аналогична функции стеклянной выпуклой линзы для фокусировки луча, поэтому она называется электронной линзой. . В большинстве современных электронных микроскопов используются электромагнитные линзы, которые фокусируют электроны сильным магнитным полем, создаваемым очень стабильным постоянным током возбуждения через катушку с полюсным башмаком.


Электронная пушка представляет собой компонент, состоящий из горячего катода с вольфрамовой нитью, сетки и катода. Он может излучать и формировать электронный пучок с постоянной скоростью, поэтому стабильность ускоряющего напряжения составляет не менее 1/10,000.


Электронные микроскопы можно разделить на просвечивающие электронные микроскопы, сканирующие электронные микроскопы, отражательные электронные микроскопы и эмиссионные электронные микроскопы в соответствии с их структурой и назначением. Трансмиссионные электронные микроскопы часто используются для наблюдения за тонкими структурами материалов, которые невозможно различить с помощью обычных микроскопов; сканирующие электронные микроскопы в основном используются для наблюдения за морфологией твердых поверхностей, а также могут быть объединены с рентгеновскими дифрактометрами или спектрометрами энергии электронов для формирования электронов. Микрозонды для анализа состава материалов; Эмиссионная электронная микроскопия для изучения самоизлучающих электронных поверхностей.


Проекционный электронный микроскоп назван в честь того, что электронный луч проникает в образец, а затем использует электронную линзу для изображения и увеличения. Его оптический путь аналогичен пути оптического микроскопа. В этом электронном микроскопе контрастность деталей изображения создается за счет рассеяния электронного луча на атомах образца. В более тонких или менее плотных частях образца электронный пучок рассеивается меньше, поэтому больше электронов проходит через апертуру объектива, участвует в построении изображения и выглядит на изображении ярче. И наоборот, более толстые или плотные участки образца выглядят на изображении темнее. Если образец слишком толстый или слишком плотный, контрастность изображения ухудшится или даже будет повреждена или разрушена из-за поглощения энергии электронного луча.

Верхняя часть трубки трансмиссионного электронного микроскопа представляет собой электронную пушку, электроны испускаются горячим катодом с вольфрамовой нитью, проходят через лазер, а вторые две линзы конденсора фокусируют электронный пучок. Пройдя через образец, электронный пучок отображается на промежуточном зеркале с помощью объектива, затем шаг за шагом увеличивается через промежуточное зеркало и проекционное зеркало, а затем отображается на флуоресцентном экране или фотопластинке.


Промежуточное зеркало в основном регулирует ток возбуждения, а увеличение может непрерывно изменяться от десятков до сотен тысяч раз; изменяя фокусное расстояние промежуточного зеркала, можно получать электронно-микроскопические изображения и изображения дифракции электронов на крошечных частях одного и того же образца. . Для исследования более толстых металлических срезов французская лаборатория электронной оптики Dulos разработала сверхвысоковольтный электронный микроскоп с ускоряющим напряжением 3500 кВ. Схема структуры сканирующего электронного микроскопа


Электронный луч сканирующего электронного микроскопа не проходит через образец, а только сканирует поверхность образца, возбуждая вторичные электроны. Сцинтилляционный кристалл, помещенный рядом с образцом, принимает эти вторичные электроны и модулирует интенсивность электронного пучка кинескопа после усиления, тем самым изменяя яркость на экране кинескопа. Отклоняющее коромысло кинескопа продолжает сканировать синхронно с электронным лучом на поверхности образца, так что флуоресцентный экран кинескопа отображает топографическое изображение поверхности образца, что аналогично принципу работы промышленного телевидения.


Разрешение сканирующего электронного микроскопа в основном определяется диаметром электронного луча на поверхности образца. Увеличение — это отношение амплитуды сканирования на кинескопе к амплитуде сканирования на образце, которое может непрерывно изменяться от десятков до сотен тысяч раз. Сканирующий электронный микроскоп не требует очень тонких образцов; изображение обладает сильным трехмерным эффектом; он может анализировать состав вещества, используя такую ​​информацию, как вторичные электроны, поглощенные электроны и рентгеновские лучи, генерируемые взаимодействием электронных лучей с веществом.


Электронная пушка и конденсор сканирующего электронного микроскопа примерно такие же, как у трансмиссионного электронного микроскопа, но для того, чтобы сделать электронный пучок тоньше, под конденсором добавляются объектив и астигматик, а также два набора сканирующих электронов. которые перпендикулярны друг другу, установлены внутри объектива. катушка. В камере для образцов под объективом находится столик для образцов, который можно перемещать, поворачивать и наклонять.


4. digital microscope with LCD

Отправить запрос