電子顯微鏡原理

　　導讀：電子顯微鏡是20世紀的重大科學(xué)技術(shù)發(fā)明，如同三極管的發(fā)明推動(dòng)革命了半導體界一樣，電子顯微鏡也極大地促進(jìn)了生命科學(xué)的發(fā)展，發(fā)明掃描隧道電子顯微鏡的兩位科學(xué)家還獲得了諾貝爾獎。本文詳細介紹電子顯微鏡功能、結構和原理，感興趣的同學(xué)請多多關(guān)注。。。

1. 電子顯微鏡原理—簡(jiǎn)介

　　電子顯微鏡(electron microscopy)是根據電子光學(xué)原理，用電子束和電子透鏡代替光束

　　和光學(xué)透鏡，使物質(zhì)的細微結構在非常高的放大倍數下成像的儀器。 近年來(lái)，電鏡的研究和制造有了很大的發(fā)展：一方面，電鏡的分辨率不斷提高，透射電鏡的點(diǎn)分辨率達到了0.2-0.3nm，晶格分辨率已經(jīng)達到0.1nm左右，通過(guò)電鏡，人們已經(jīng)能直接觀(guān)察到原子像;另一方面，除透射電鏡外，還發(fā)展了多種電鏡，如掃描電鏡、分析電鏡等。

　　電子顯微鏡的分辨本領(lǐng)雖已遠勝于光學(xué)顯微鏡，但電子顯微鏡因需在真空條件下工作，所以很難觀(guān)察活的生物，而且電子束的照射也會(huì )使生物樣品受到輻照損傷。

2. 電子顯微鏡原理—結構

　　電子顯微鏡由電子光學(xué)系統、真空系統和供電系統三部分組成，下面分別介紹三部分：

　　1) 電子光學(xué)系統

　　電子光學(xué)系統主要有電子槍、電子透鏡、樣品架、熒光屏和照相機構等部件，這些部件通常是自上而下地裝配成一個(gè)柱體。

　　電子槍是由鎢絲熱陰極、柵極和陰極構成的部件。它能發(fā)射并形成速度均勻的電子束，所以加速電壓的穩定度要求不低于萬(wàn)分之一。

　　電子透鏡是電子顯微鏡鏡筒中最重要的部件，它用一個(gè)對稱(chēng)于鏡筒軸線(xiàn)的空間電場(chǎng)或磁場(chǎng)使電子軌跡向軸線(xiàn)彎曲形成聚焦，其作用與玻璃凸透鏡使光束聚焦的作用相似，所以稱(chēng)為電子透鏡?，F代電子顯微鏡大多采用電磁透鏡，由很穩定的直流勵磁電流通過(guò)帶極靴的線(xiàn)圈產(chǎn)生的強磁場(chǎng)使電子聚焦。

　　2) 真空系統

　　為了保證真在整個(gè)通道中只與試樣發(fā)生相互作用，而不與空氣分子發(fā)生碰撞，因此，整個(gè)電子通道從電子槍至照相底板盒都必須置于真空系統之內，一般真空度為10-4～10-7毫米汞柱。

　　3) 供電系統

　　透射電鏡需要兩部分電源：一是供給電子槍的高壓部分，二是供給電磁透鏡的低壓穩流部分。電源的穩定性是電鏡性能好壞的一個(gè)極為重要的標志。所以，對供電系統的主要要求是產(chǎn)生高穩定的加速電壓和各透鏡的激磁電流。近代儀器除了上述電源部分外，尚有自動(dòng)操作程序控制系統和數據處理的計算機系統。

3. 電子顯微鏡原理—工作原理

　　目前，電子顯微鏡技術(shù)(electron microscopy)已成為研究機體微細結構的重要手段。常用的有透射電鏡(transmission electron microscope，TEM)和掃描電子顯微鏡(scanning electron microscope，SEM)。下面分別介紹兩種電子顯微鏡的工作原理：

　　1) 透射電子顯微鏡(Transmission electron microscope，TEM)

　　透射電鏡即透射電子顯微鏡(Transmission Electron Microscope，簡(jiǎn)稱(chēng)TEM)，通常稱(chēng)作電子顯微鏡或電鏡(EM)，是使用最為廣泛的一類(lèi)電鏡。

工作原理：在真空條件下，電子束經(jīng)高壓加速后，穿透樣品時(shí)形成散射電子和透射電子，它們在電磁透鏡的作用下在熒光屏上成像。電子束投射到樣品時(shí)，可隨組織構成成分的密度不同而發(fā)生相應的電子發(fā)射，如電子束投射到質(zhì)量大的結構時(shí)，電子被散射的多，因此投射到熒光屏上的電子少而呈暗像，電子照片上則呈黑色。

主要優(yōu)點(diǎn)：分辨率高，可用來(lái)觀(guān)察組織和細胞內部的超微結構以及微生物和生物大分子的全貌。

　　2) 掃描電鏡(Scanning Electron microscope)

　　掃描電鏡即掃描電子顯微鏡(Scanning Electron Microscope，簡(jiǎn)稱(chēng)SEM)。主要用于觀(guān)察樣品的表面形貌、割裂面結構、管腔內表面的結構等。

工作原理：掃描電鏡是利用二次電子信號成像來(lái)觀(guān)察樣品的表面形態(tài)。用極細的電子束在樣品表面掃描，激發(fā)樣品表面放出二次電子，將產(chǎn)生的二次電子用特制的探測器收集，形成電信號運送到顯像管，在熒光屏上顯示物體。(細胞、組織)表面的立體構像，可攝制成照片。

主要優(yōu)點(diǎn)：景深長(cháng)，所獲得的圖像立體感強，可用來(lái)觀(guān)察生物樣品的各種形貌特征。

　　通過(guò)上面的介紹，相信大家已經(jīng)對電子顯微鏡結構和原理有了比較清晰的了解，小編還精心選取了四篇關(guān)于電子顯微鏡的文章，希望大家多多學(xué)習。。。

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