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时光是个罪人
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透视电子显微镜有哪些分类 透射电镜与扫描电镜的区别

时光是个罪人

人生最遗憾的,莫过于轻易地放弃了不该放弃的,固执地坚持了不该坚持的。

透视电子显微镜的分类

1大型透射电镜

大型透射电镜(conventional TEM)一般采用80-300kV电子束加速电压不同型号对应不同的电子束加速电压其分辨率与电子束加速电压相关可达0.2-0.1nm高端机型可实现原子级分辨

2低压透射电镜

低压小型透射电镜(Low-Voltage electron microscope, LVEM)采用的电子束加速电压(5kV)远低于大型透射电镜较低的加速电压会增强电子束与样品的作用强度从而使图像衬度对比度提升尤其适合高分子生物等样品同时低压透射电镜对样品的损坏较小分辨率较大型电镜低1-2nm由于采用低电压可以在一台设备上整合透射电镜扫描电镜与扫描透射电镜

3冷冻电镜

冷冻电镜(Cryo-microscopy)通常是在普通透射电镜上加装样品冷冻设备将样品冷却到液氮温度(77K)用于观测蛋白生物切片等对温度敏感的样品通过对样品的冷冻可以降低电子束对样品的损伤减小样品的形变从而得到更加真实的样品形貌

扫描电镜与透射电镜的区别

1结构差异

主要体现在样品在电子束光路中的位置不同透射电镜的样品在电子束中间电子源在样品上方发射电子经过聚光镜然后穿透样品后有后续的电磁透镜继续放大电子光束最后投影在荧光屏幕上;扫描电镜的样品在电子束末端电子源在样品上方发射的电子束经过几级电磁透镜缩小到达样品当然后续的信号探侧处理系统的结构也会不同但从基本物理原理上讲没什么实质性差别

2基本工作原理

透射电镜电子束在穿过样品时会和样品中的原子发生散射样品上某一点同时穿过的电子方向是不同这样品上的这一点在物镜1-2倍焦距之间这些电子通过过物镜放大后重新汇聚形成该点一个放大的实像这个和凸透镜成像原理相同这里边有个反差形成机制理论比较深就不讲但可以这么想象如果样品内部是绝对均匀的物质没有晶界没有原子晶格结构那么放大的图像也不会有任何反差事实上这种物质不存在所以才会有这种仪器存在的理由

扫描电镜电子束到达样品激发样品中的二次电子二次电子被探测器接收通过信号处理并调制显示器上一个像素发光由于电子束斑直径是纳米级别而显示器的像素是100微米以上这个100微米以上像素所发出的光就代表样品上被电子束激发的区域所发出的光实现样品上这个物点的放大如果让电子束在样品的一定区域做光栅扫描并且从几何排列上一一对应调制显示器的像素的亮度便实现这个样品区域的放大成像

3对样品要求

1扫描电镜

SEM制样对样品的厚度没有特殊要求可以采用切抛光或解理等方法将特定剖面呈现出来从而转化为可以观察的表面这样的表面如果直接观察看到的只有表面加工损伤一般要利用不同的化学溶液进行择优腐蚀才能产生有利于观察的衬度不过腐蚀会使样品失去原结构的部分真实情况同时引入部分人为的干扰对样品中厚度极小的薄层来说造成的误差更大

2透射电镜

由于TEM得到的显微图像的质量强烈依赖于样品的厚度因此样品观测部位要非常的薄例如存储器器件的TEM样品一般只能有10~100nm的厚度这给TEM制样带来很大的难度初学者在制样过程中用手工或者机械控制磨制的成品率不高一旦过度削磨则使该样品报废TEM制样的另一个问题是观测点的定位一般的制样只能获得10mm量级的薄的观测范围这在需要精确定位分析的时候目标往往落在观测范围之外目前比较理想的解决方法是通过聚焦离子束刻蚀FIB来进行精细加工

2024-08-11
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