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透射电镜 、扫描电镜、反射电镜三种常见电子显微镜原理及应用介绍

 发布时间:2022-10-13 点击量:419

电子显微镜是科研实验室的重要实验设备,那么电子显微镜有哪些种类呢?
其实,常见的类型主要有3种:透射电镜 TEM、扫描电镜SEM以及反射电镜REM。

一、透射电子显微镜 TEM
透射电子显微镜是电子显微镜的原始类型,它的主要原理是将高压电子束引导至样品以照亮样品并产生样品的放大图像。由于透射电镜具有原位观察、高分辨显像等功能,适宜观察光学显微镜观察不到的细微结构。比如:细胞、组织分析、晶体结构等。

透射电镜显微成像原理是:通过钨丝电极的阴极发射电子束,再用阳极加速电子束,当电子束穿过标本时,它会发生散射,并提供标本微观结构的图像,可以通过显微镜的物镜观察到。其中的静电和电磁透镜均有助于电子束的聚焦。

可以通过将图像投影到荧光硫化锌涂层屏幕上来检查空间变化。可用于记录图像的另一种方法是将照相胶片放入电子束中,电子束将记录图像。也可以使用数码相机在计算机屏幕上实时显示图像。球面像差传统上限制了透射电子显微镜的分辨率。然而,近些年来的技术改进,可以通过球面像差的硬件校正来提高分辨率。因此,现在可以生成分辨率低于 0.5  埃、放大倍率超过 5000 万倍的图像。

透射显微镜适宜的样品厚度,通常小于 100 nm。因此,大多数生物标本需要经过化学固定和脱水,才能嵌入聚合物树脂中,以方便 TEM的  观察。



二、扫描电子显微镜 SEM
扫描电镜的应用较为普遍,扫描电子显微镜原理是:通过光栅扫描技术来产生标本的放大图像。它引导聚焦的电子束穿过样品的矩形区域,当电子束通过时会产生能量损失。该能量会被转换成热、光、二次电子等能量同时反向散射电子。此时通过软件系统进行翻译转换后得到清晰的标本图像信息。从成像原理分析,扫描电子显微镜的分辨率会比透射电子显微镜的分辨率稍差。但它的优势在于可以利用表面处理,创建大样本的图像,尺寸可达几厘米,并且具有较大的景深。因此,来自 SEM 的图像可以较好地表达样品的真实形状。

此外,一种称为环境扫描电子显微镜 (ESEM) 的特定类型的 SEM 能够对潮湿或包含在气体中的样品进行成像。这增加了显微镜可以使用的可使用范围。

三、反射电子显微镜 REM
反射电子显微镜涉及检测从被检查的样品反射的弹性散射电子束。反射高能电子衍射 (RHEED) 和反射高能损失光谱 (RHELS) 技术通常用于此类显微镜。

由于电子显微镜的原理及用途也各不相同,所以应用领域也不同。

比如:TEM透射电镜广泛应用于科研实验室主要用于来研究细菌、组织切片和其他微生物。另外,SEM 还经常用于材料科学研究的测试和故障分析,检查高温下的超导体、合金强度和纳米管,最终影响电子产品对航空航天业的影响。扫描电子显微镜还常用于法医调查。比如:通过 SEM 所提供的放大倍数,来分析证据类型的来源,从而得出与法律目的相关的调查结论。 

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