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电子显微镜的原理和应用:AG体育注册

电子显微镜是根据电子光学原理,用电子束和电子透镜替换光束和光学透镜,使物质的微小结构在十分低的缩放倍数下光学的仪器。  电子显微镜的辨别能力以它所能辨别的邻接两点的大于间距来回应。20世纪70年代,入射式电子显微镜的分辨率大约为0.3纳米(人眼的分辨本领大约为0.1毫米)。

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现在电子显微镜仅次于缩放倍率多达300万倍,而光学显微镜的仅次于缩放倍率大约为2000倍,所以通过电子显微镜就能必要仔细观察到某些重金属的原子和晶体中排序规整的原子图形。  1931年,德国的克诺尔和鲁斯卡,用冷阴极静电电子源和三个电子透镜改装成了一台高压示波器,并取得了缩放十几倍的图象,证实了电子显微镜缩放光学的可能性。1932年,经过鲁斯卡的改良,电子显微镜的辨别能力超过了50纳米,大约为当时光学显微镜分辨本领的十倍,于是电子显微镜开始受到人们的推崇。

  到了二十世纪40年代,美国的希尔用消像散器补偿电子透镜的转动不对称性,使电子显微镜的分辨本领有了新的突破,逐步超过了现代水平。在中国,1958年研制成功入射式电子显微镜,其分辨本领为3纳米,1979年又做成分辨本领为0.3纳米的大型电子显微镜。  电子显微镜的分辨本领虽已不亚于于光学显微镜,但电子显微镜因需在真空条件下工作,所以很难仔细观察活的生物,而且电子束的太阳光也不会使生物样品受到电离辐射受损。

其他的问题,如电子枪亮度和电子透镜质量的提升等问题也尚待之后研究。  辨别能力是电子显微镜的最重要指标,它与利用样品的电子束入射光锥角和波长有关。红外线的波长大约为300~700纳米,而电子束的波长与加快电压有关。

当加快电压为50~100千伏时,电子束波长大约为0.0053~0.0037纳米。由于电子束的波长相比之下大于红外线的波长,所以即使电子束的锥角仅有为光学显微镜的1%,电子显微镜的分辨本领仍相比之下高于光学显微镜。  电子显微镜由镜筒、真空系统和电源柜三部分构成。

镜筒主要有电子枪、电子透镜、样品架、荧光屏和摄影机构等部件,这些部件一般来说是自上而下地装配成一个柱体;真空系统由机械真空泵、蔓延泵和真空阀门等包含,并通过抽气管道与镜筒相联接;电源柜由高压发生器、励磁电流稳流器和各种调节掌控单元构成。  电子透镜是电子显微镜镜筒中最重要的部件,它用一个平面于镜筒轴线的空间电场或磁场使电子轨迹向轴线倾斜构成探讨,其起到与玻璃凸透镜使光束探讨的起到相近,所以称作电子透镜。现代电子显微镜大多使用电磁透镜,由很平稳的直流励磁电流通过带上极靴的线圈产生的强磁场使电子探讨。  电子枪是由钨丝热阴极、栅极和阴极包含的部件。

它能升空并构成速度均匀分布的电子束,所以加快电压的稳定度拒绝不高于万分之一。  电子显微镜按结构和用途可分成入射式电子显微镜、扫描式电子显微镜、反射式电子显微镜和升空式电子显微镜等。入射式电子显微镜常用于仔细观察那些用普通显微镜所无法辨别的微小物质结构;扫描式电子显微镜主要用作仔细观察液体表面的形貌,也能与X射线散射仪或电子能谱仪结合,包含电子微探针,用作物质成分分析;升空式电子显微镜用作自升空电子表面的研究。  感应式电子显微镜因电子束击穿样品后,再行用电子透镜光学缩放而故名。

它的光路与光学显微镜相若。在这种电子显微镜中,图像细节的对比度是由样品的原子对电子束的衍射构成的。样品较薄或密度较低的部分,电子束衍射较较少,这样就有较多的电子通过物镜光栏,参予光学,在图像中变得较亮。

反之,样品中坚硬或较密的部分,在图像中则变得较暗。如果样品太厚或过密,则像的对比度就不会好转,甚至会因吸取电子束的能量而被受损或毁坏。  入射式电子显微镜镜筒的顶部是电子枪,电子由钨丝热阴极升空出有、通过第一,第二两个聚光镜使电子束探讨。

电子束通过样品后由物镜光学于中间镜上,再行通过中间镜和投影镜逐层缩放,光学于荧光屏或摄影干版上。【AG体育】。

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