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电子显微镜的基本原理是什么?

发布时间:2021-07-26 点击次数:705


电子显微镜(electron microscopy)是根据电子光学原理,用电子束和电子透镜代替光束和光学透镜,使物质的细微结构在非常高的放大倍数下成像的仪器。 近年来,电镜的研究和制造有了很大的发展:一方面,电镜的分辨率不断提高,透射电镜的点分辨率达到了0.2-0.3nm,晶格分辨率已经达到0.1nm左右,通过电镜,人们已经能直接观察到原子像;另一方面,除透射电镜外,还发展了多种电镜,如扫描电镜、分析电镜等。


  电子显微镜的分辨本领虽已远胜于光学显微镜,但电子显微镜因需在真空条件下工作,所以很难观察活的生物,而且电子束的照射也会使生物样品受到辐照损伤。


JSM-6510LA 扫描电子镜.jpg


2. 电子显微镜原理—结构

  电子显微镜由电子光学系统、真空系统和供电系统三部分组成,下面分别介绍三部分:


  1) 电子光学系统


  电子光学系统主要有电子枪、电子透镜、样品架、荧光屏和照相机构等部件,这些部件通常是自上而下地装配成一个柱体。


  电子枪是由钨丝热阴极、栅极和阴极构成的部件。它能发射并形成速度均匀的电子束,所以加速电压的稳定度要求不低于万分之一。


  电子透镜是电子显微镜镜筒中最重要的部件,它用一个对称于镜筒轴线的空间电场或磁场使电子轨迹向轴线弯曲形成聚焦,其作用与玻璃凸透镜使光束聚焦的作用相似,所以称为电子透镜。现代电子显微镜大多采用电磁透镜,由很稳定的直流励磁电流通过带极靴的线圈产生的强磁场使电子聚焦。


  2) 真空系统


  为了保证真在整个通道中只与试样发生相互作用,而不与空气分子发生碰撞,因此,整个电子通道从电子枪至照相底板盒都必须置于真空系统之内,一般真空度为10-4~10-7毫米汞柱。


  3) 供电系统


  透射电镜需要两部分电源:一是供给电子枪的高压部分,二是供给电磁透镜的低压稳流部分。电源的稳定性是电镜性能好坏的一个极为重要的标志。所以,对供电系统的主要要求是产生高稳定的加速电压和各透镜的激磁电流。近代仪器除了上述电源部分外,尚有自动操作程序控制系统和数据处理的计算机系统。


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