什么是透射電子顯微鏡?
什么是透射電子顯微鏡?
透射電子顯微鏡是一種測量設備,可以觀察樣品的內部結構。
它是一種電子顯微鏡,通過照射電子束并檢測穿透樣品的透射和散射電子來觀察超薄樣品內部。由于可以以光學顯微鏡無法實現的高倍率觀察樣品內部結構,因此它被廣泛應用于材料工程和生物化學等多個領域。(英文:Transmission Electron Microscope (TEM))
透射電子顯微鏡的應用
透射電子顯微鏡用于以數百~百萬倍的放大倍率觀察樣品內部結構。
從對整個單元格在數十微米水平的觀察中,? (1?(埃)=10-10m)級別。 它可用于觀察各種物體,如半導體和陶瓷等多種材料的結構分析,以及細胞和細菌等生物樣品的結構分析。 通過調整透鏡系統可以獲得多種信息,比如通過調整透鏡系統觀察電子衍射圖樣,以及通過附加額外光譜儀進行元素分析和狀態分析。 與掃描透射電子顯微鏡(STEM)不同,它可以一次性獲取圖像數據,因此也可以用于觀察結構隨時間的變化。
透射電子顯微鏡原理
透射電子顯微鏡的原理是用加速電子照射樣品,并通過檢測穿透樣品的電子來觀察樣品內部狀態。 雖然結構類似于光學顯微鏡,但所用光源是電子束而非可見光,因此樣品厚度必須足夠薄以允許電子透過(小于100納米)。 樣品中電子密度的差異表現為對比。
照射到樣品的電子波長越?。芰吭礁撸?,分辨率越高。 在加速電壓300 kV下,電子的波長為0.00197 nm,這與光學顯微鏡中使用的可見光波長(約380 nm ~ 780 nm)相比非常短,因此可以以高分辨率(~0.1 nm)觀測。 加速電壓
越高,波長越短,分辨率越高,但樣品損傷會增加,因此必須適當調整。 分辨率上限約為50 pm,原因是光學像差等因素。
關于透射電子顯微鏡的其他信息
1. 樣品的制備用于透射電子顯微鏡
部分樣品需要適當的樣品準備。
厚樣品 用通用透射電子顯微鏡觀察
的樣品應稀釋至約100納米厚度。
1. 分散法
樣品被分散在溶劑中,分散液滴落到觀察基底上。
2. 切片法 該方法使用
金剛石刀將樣品稀釋至約100納米。軟樣品如聚合物用液氮冷卻后切割。
3. 氬研磨法:通過
機械加工將厚度為數微米的樣品進行薄化,通過照射氬離子切斷樣品中的鍵來稀釋
。4. FIB方法
:在使用掃描電子顯微鏡(SEM)觀察時,用FIB稀釋目標區域。即使是厚度約5微米的樣品,也可以用加速電壓達到1000 kV或更高的超高壓電子顯微鏡(HVEM)觀察到,但由于設備體積龐大且結構復雜,主要由大學和其他研究機構擁有。+
不含重元素
、高分子和生物樣品的樣品主要由C、H、N和O等輕元素組成,因此電子磁導率較高,可能缺乏足夠的對比度以識別結構。你想觀察結構的部分是具有高電子散射能力(OsO4和RuO4等等)。電子染色可以改變樣品的結構,為了避免這種影響,通過穿透式電子顯微鏡或掃描透射電子顯微鏡(STEM)通過相位差獲得對比效果有效。
在高真空條件下蒸發或升華的樣品蒸發和高真空條件下的升華
不僅可能改變樣品的結構和形狀,還可能導致設備故障。為防止這種情況,必須使用環境控制透射電子顯微鏡(ETEM)或低溫電子顯微鏡。
2. 透射電子顯微鏡中的主要分析儀
由于加速電子束可以照射樣品以獲得除電子以外的多種信號,透射電子顯微鏡可能配備各種分析設備。
電子束繞射通過檢測
彈性散射電子束的干涉,可以獲得樣品的衍射圖像。對衍射圖像的分析揭示了晶體學信息,如晶體結構和取向。
電子能量損失光譜(EELS)
非彈性散射電子束是指在入射電子束激發樣品中的電子后,樣品發射出的電子束。測量電子束相較于入射前損失的能量,可以提供樣品的組成和鍵合態等信息。
電子束斷層掃描通過將CT(計算斷層掃描)原理應用于
透射電子,可以生成三維立體圖像,疊加層層掃描圖像。
此外,還可以添加各種分析功能。與使用獨立測量設備進行的測量相比,測量位置可以在觀察透射電子顯微鏡圖像時選擇,從而實現更詳細的測量。
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