中文名称 | 场发射透射电子显微镜 | 最高放大倍数 | |
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能量分辨率 | 最小束班尺寸 |
2.利用微区电子衍射、会聚束电子衍射及元素分析可对小至0.5nm尺度的物质进行结构和成分分析,因而特别实用于普通透射电镜难以分析的微细析出相,界面和畴等极小区域内成分、结构的研究。 3.利用所配置的GIF系统不但可分析物质的组成元素而且可分析组成元素的价态。
仪器类别: 03040701 /仪器仪表 /光学仪器 /电子光学及离子光学仪器 /透射式电子显微镜
指标信息: 具有高相干性、高亮度的场发射枪 最大倾转角:X=±35°,Y=±30° 加速电压:200kV、160kV、100kV、80kV 点分辨率:0.23nm EDS元素范围:B5~U92 晶格分辨率:0.102nm EDS能量分辨率:138eV
附件信息: 1.Gatan公司的GIF系统 4.普通单、双倾台 2.link公司的EDS系统(超薄窗) 5.铍单、双倾台 3.日本电子株式会社的STEM系统 ,
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电子显微镜除了包括亚显微镜还包括什么?
电子显微镜的分类 1、透射电镜 (TEM) 样品必须制成电子能穿透的,厚度为100~2000 Å的薄膜。成像方式与光学生物显微镜相似,只是以电子透镜代替玻璃透镜。放大后的电子像在荧光屏上显示出来,TE...
电子显微镜成像原理
电子显微镜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。 电子显微镜的分辨能力以它所能分辨的相邻两点的最小间距来表示。20世纪70年代,透射...
电子显微镜的工作原理是什么?
顾名思义,所谓电子显微镜是以电子束为照明光源的显微镜。由于电子束在外部磁场或电场的作用下可以发生弯曲,形成类似于可见光通过玻璃时的折射现象,所以我们就可以利用这一物理效应制造出电子束的“透镜”,从而开...
简述电子显微镜的工作原理,它在高聚物研究中有哪些广泛的用途?分别予以论述。
电子显微镜(electron microsocope)简称电镜,是以电子束为照明源,通过电子流对样品的透射以及电磁透镜的多级放大后的荧光屏上成像的大型精密仪器。 电子与物质相互作用会产生透射电子, 弹...
显微镜价钱
一般实验室用的几百到几万都有。一分钱一分货。
扫描式透射电子显微镜(scanning transmission electron microscope)
使用高亮度的冷电子光源,汇聚成极细的电子探针后对样品进行扫描,然后收集穿过样品的电子,同时在样品正方装有电子能量分析器。
这种电镜既能观察较厚、不染色的生物样品,又可分析样品各部分的元素组成。
这种电镜所需的真空度极高,电子技术相当复杂。
电子显微镜按结构和用途可分为透射式电子显微镜、扫描式电子显微镜、反射式电子显微镜和发射式电子显微镜等。
透射式电子显微镜常用于观察那些用普通显微镜所不能分辨的细微物质结构;扫描式电子显微镜主要用于观察固体表面的形貌,也能与X射线衍射仪或电子能谱仪相结合,构成电子微探针,用于物质成分分析;发射式电子显微镜用于自发射电子表面的研究。
透射·扫描电子显微镜、ransmissian-acanaing e:ectr}n ms-。r}ascc3pe; }1'SEM电子显微镜的种。由电子枪产生的高速电子束,投射到待测试样_巨,然后逐点扫描,收集电子束与试样表面相互作用产生的电子信息,经放人成像的一种显微镜。T}r:M较一般透射电户显微镜简单,可避免物链的色差问题,适用于原试样的观察。
照明系统包括电子枪和聚光镜2个主要部件,它的功用主要在于向样品及成像系统提供亮度足够的光源,电子束流,对它的要求是输出的电子束波长单一稳定,亮度均匀一致,调整方便,像散小。 由阴极(cathode)、阳极(anode)和栅极(grid)组成,图4-14为它的剖面结构示意图和实物分解图。
(1)阴极 阴极是产生自由电子的源头,一般有直热式和旁热式2种,旁热式阴极是将加热体和阴极分离,各自保持独立。在电镜中通常由加热灯丝(filament)兼做阴极称为直热式阴极,材料多用金属钨丝制成,其特点是成本低,但亮度低,寿命也较短。灯丝的直径约为010~012mm,当几安培的加热电流流过时,即可开始发射出自由电子,不过灯丝周围必须保持高度真空,否则就象漏气灯泡一样,加热的灯丝会在倾刻间被氧化烧毁。灯丝的形状最常采用的是发叉式,也有采用箭斧式或点状式的(图4-15),后 2种灯丝发光亮度高,光束尖细集中,适用于高分辨率电镜照片的拍摄,但使用寿命更短。
阴极灯丝被安装在高绝缘的陶瓷灯座上(图4-16),既能绝缘、耐受几千度的高
温,还可以方便更换。灯丝的加热电流值是连续可调的。
在一定的界限内,灯丝发射出来的自由电子量与加热电流强度成正比,但在超越这个界限后,电流继续加大,只能降低灯丝的使用寿命,却不能增大自由电子的发射量,我们把这个临界点称做灯丝饱和点,意即自由电子的发射量已达“满额”,无以复加。正常使用常把灯丝的加热电流调整设定在接近饱和而不到的位置上,称做“欠饱和点”。这样在保证能获得较大的自由电子发射量的情况下,可以最大限度地延长灯丝的使用寿命。钨制灯丝的正常使用寿命为40h左右,现代电 镜中有时使用新型材料六硼化镧(LaB6)来制作灯丝,其价格较贵,但发光效率高、亮度大(能提高一个数量级),并且使用寿命远较钨制灯丝长得多,可以达到1000h ,是一种很好的新型材料。
(2)阳极 为一中心有孔的金属圆筒,处在阴极下方,当阳极上加有 数十千伏或上百千伏的正高压加速电压时,将对阴极受热发射出来的自由电子产生强烈的引力作用,并使之从杂乱无章的状态变为有序的定向运动, 同时把自由电子加速到一定的运动速度(与加速电压有关,前面已经讨论过), 形成一股束流射向阳极靶面。凡在轴心运动的电子束流,将穿过阳极中心的圆孔射出电子枪外,成为照射样品的光源。
(3)栅极位于阴、阳极之间,靠近灯丝顶端,为形似帽状的金属物,中心亦有一小孔供电子束通过。栅极上加有0~1000V的负电压(对阴极而言),这个负电压称为栅偏压VG,它的高低不同,可由使用者根据需要调整,栅极偏压能使电子束产生向中心轴会聚的作用,同时对灯丝上自由电子的发射量也有一定的调控抑制作用。
(4)工作原理 图4-17表明,在灯丝电源VF作用下,电流IF流过灯丝阴极,使之发热达2500℃以上时,便可产生自由电子并逸出灯丝表面。加速电压VA 使阳极表面聚集了密集的正电荷,形成了一个强大的正电场,在这个正电场的作用下自由电子便飞出了电子枪外。调整VF可使灯丝工作在欠饱和点,电镜使用过程中可根据对亮度的 需要调节栅偏压VG的大小来控制电子束流量的大小。
电镜中加速电压VA也是可调的,VA增大时,电子束的波长λ缩短,有利于电镜分辨力的提高。同时穿透能力增强,对样品的热损伤小,但此时会由于电子束与样品碰撞,导致弹性散射电子的散射角随之增大,成像反差会因此而有所下降,所以,在不追求高分辨率观察应用时,选择较低的加速电压反而可以获得较大的成像反差,尤其对于自身反差对比较小的生物样品,选用较低的加速电压有时是有利的。
还有一种新型的电子枪场发射式电子枪(见图4-18),由1个阴极和2个阳极构成,第1阳极上施加一稍低(相对第2阳极)的吸附电压,用以将阴极上面的自由电子吸引出来,而第2阳极上面的极高电压,将自由电子加速到很高的速度发射出电子束流。这需要超高电压和超高真空为工作条件,它工作时要求真空度达到10-7Pa,热损耗极小,使用寿命可达2000 h;电子束斑的光点更为尖细,直径可达到10nm以下,较钨丝阴极(大于10nm)缩小了3个数量级;由于发光效率高,它发出光斑的亮度能达到10 A/cm·s,较钨丝阴极(106 A/cm·s )也提高了3个数量级。场发射式电子枪因技术先进、造价昂贵,只应用于高档高分辨电镜当中。 样品室处在聚光镜之下,内有载放样品的样品台。样品台必须能做水平面上X、Y方向的移动,以选择、移动观察视野,相对应地配备了2个操纵杆或者旋转手轮,这是一个精密的调节机构,每一个操纵杆旋转10圈时,样品台才能沿着某个方向移动3mm左右。现代高档电镜可配有由计算机控制的马达驱动的样品台,力求样品在移动时精确,固定时稳定;并能由计算机对样品做出标签式定位标记,以便使用者在需要做回顾性对照时依靠计算机定位查找,这是在手动选区操作中很难实现的。 生物医学样品在做透射电镜观察时,基本上都是将原始样品以环氧树脂包埋,然后用非常精密的超薄切片机切成薄片,刀具为特制的玻璃刀或者是钻石刀。切下的生物医学样品的厚度通常只有几十个纳米(nm),这在一般情况下用肉眼是不能直接看到的,必须让切片飘浮在水面上,由操作熟练的技术人员借助特殊的照明光线,并以特殊的角 度才能观察到如此薄的切片。切好的薄片被捞放在铜网上,经过染色和干燥后才能用于观察透射电镜样品的制作是一个漫长、复杂而又精密的过程,技术性非常强。但是我们前面介绍过,要想获得优良的电镜影像,制做优良的样品标本乃是非常重要的第一步。
盛放样品的铜网根据需要可以是多种多样的,直径一般均为3mm ,通常铜网上有多少个栅格,我们就把它称作多少目。之所以选择铜制作样品网,是由于它不会与电子束及电磁场发生作用,同理还可以选择其他导磁率低的金属材料(如镍)制作样品网,样品网属于易耗品,铜网加工容易、成本低,故使用十分普及。
透射电镜常见的样品台有2种:①顶入式样品台,要求样品室空间大,一次可放入多个(常见为6个)样品网,样品网盛载杯呈环状排列。使用时可以依靠机械手装置进行依次交换。优点是每观察完多个样品后,才在更换样品时破坏一次样品室的真空,比较方便、省时间;但所需空间太大,致使样品距下面物镜的距离较远,不适于缩短物镜焦距,会影响电镜分辨力的提高。②侧插式样品台,样品台制成杆状,样品网载放在前端,只能盛放1~2个铜网。样品台的体积小,所占空间也小,可以设置在物镜内部的上半端,有利于电镜分辨率的提高。缺点是一次不能同时放入多个样品网,每次更换样品必须破坏一次样品室的真空,略嫌不便。
在性能较高的透射式电镜中,大多采用上述侧插式样品台,为的是最大限度地提高电镜的分辨能力。高档次的电镜可以配备多种式样的侧插式样品台,某些样品台通过金属联接能对样品网加热或者致冷,以适应不同的用途。样品是先盛载在铜网上,然后固定在样品台上的,样品台与样品握持杆合为一体,是一个非常精巧的部件。样品杆的中部有一个“O”形橡胶密封圈,胶圈表面涂有真空脂,以隔离样品室与镜体外部的真空(两端的气压差极大,比值可达10~10)。 样品室的上下电子束通道各设了一个真空阀,用以在更换样品时切断电子束通道 ,只破坏样品室内的真空,而不影响整个镜筒内的真空,这样在更换样品后样品室重又抽回真空时,可节省许多时间。当样品室的真空度与镜筒内达到平衡时, 再重新开启与镜筒相通的真空阀。 处于样品室下面,紧贴样品台,是电镜中的第1个成像元件,在物镜上产生哪怕是极微小的误差,都会经过多级高倍率放大而明显地暴露出来,所以这是电镜的一个最重要部件,决定了一台电镜的分辨本领,可看作是电镜的心脏。
(1)特点 物镜是一块强磁透镜,焦距很短,对材料的质地纯度、加工精度、使用中污染的状况等工作条件都要求极高。致力于提高一台电镜的分辨率指标的核心问题,便是对物镜的性能设计和工艺制作的综合考核。尽可能地使之焦距短、像差小,又希望其空间大,便于样品操作,但这中间存在着不少相互矛盾的环节。
(2)作用 进行初步成像放大,改变物镜的工作电流,可以起到调节焦距的作用。电镜操作面板上粗、细调焦旋扭,即为改变物镜工作电流之用。
为满足物镜的前述要求,不仅要将样品台设计在物镜内部,以缩短物镜焦距;还要配置良好的冷却水管,以降低物镜电流的热飘移;此外,还装有提高成像反差的可调活动光阑,及其要达到高分辨率的消像散器。对于高性能的电子显微镜,都通过物镜装有以液氮为媒质的防污染冷阱,给样品降温。 中间镜(intemediate lens)和投影镜(projection lens)
在物镜下方,依次设有中间镜和第1投影镜、第2投影镜,以共同完成对物镜成像的进一步放大任务。从结构上看,它们都是相类似的电磁透镜,但由于各自的位置和作用不尽相同,故其工作参数、励磁电流和焦距的长短也不相同。电镜总放大率:
M=MO·MI·MP1·MP2
即为物镜、中间镜和投影镜的各自放大率之积。当电镜放大率在使用中需要变换时,就必须使它们的焦距长短相应做出变化,通常是改变靠中间镜和第1投影镜线圈的励磁工作电流来达到的。电镜操纵面板上放大率变换钮即为控制中间镜和投影镜的电流之用。
对中间镜和投影镜这类放大成像透镜的主要要求是:在尽可能缩短镜筒高度的条件下,得到满足高分辨率所需的最高放大率,以及为寻找合适视野所需的最低放大率;可以进行电子衍射像分析,做选区衍射和小角度衍射等特殊观察;同样也希望它们的像差、畸变和轴上像散都尽可能地小。
STEM成像不同于一般的平行电子束TEM, EDS 成像,它是利用会聚的电子束在样品上扫描来完成的。在扫描模式下,场发射电子源发射出电子,通过在样品前磁透镜以及光阑把电子束会聚成原子尺度的束斑。电子束斑聚焦在试样表面后,通过线圈控制逐点扫描样品的一个区域。在每扫描一点的同时,样品下面的探测器同步接收被散射的电子。对应于每个扫描位置的探测器接收到的信号转换成电流强度显示在荧光屏或计算机显示器上。样品上的每一点与所产生的像点一一对应。从探测器中间孔洞通过的电子可以利用明场探测器形成一般高分辨的 明场像。环形探测器接受的电子形成暗场像。
金相显微镜属于光学显微镜 放大倍数在一两千倍 在大气环境中就可以观察 主要观察一些低倍形貌 如金属组织观察等
扫面和透射都属于电子显微镜 场发射的扫描电镜放大倍数可从几十倍到几十万倍 连续可调 主要用于观察材料表面形貌 图像清晰 有立体感 搭配能谱后还可以进行点线面的成分分析 缺点是需要抽真空 故样品必须是干的 像活体细胞这样的东西就不能直接用扫描来看 另外样品必须导电 不导电的样品会出现放电 图像一片花白 什么都看不清 当然可以在样品表面喷金喷碳处理 但是要是放大到很大倍数 喷金喷碳会对样品本身形貌有一定影响
透射电镜也是电子显微镜 放大倍数比扫描还大 电镜放大倍数能到100万倍以上 加上图像处理等技术 最终显示的放大倍数能超过一千万倍 透射顾名思义 电子束得透过样品成像 所以我们看到的图像是电子束穿过样品后在荧光屏上的投影 图像是二维的 没有立体感 但是因为电子束穿过样品成像 所以图像不但反应样品表面信息 还反映内部信息 电子衍射还可以对样品的结构进行分析 配上能谱和能量损失谱 还可以进行成分分析 高分辨图 电子衍射图 以及能损谱的分析需要一定的物理学 材料学 晶体学等相关知识 因为电子束穿透能力有限 一般透射样品得减薄到100nm以下 高分辨观察最好在20纳米以下 所以有时候透射观察难度不在电镜分析 而在制样上 透射电镜也需要高真空 所以湿的 有挥发性的样品不事宜用透射观察 有磁性的也不行 因为磁性材料会干扰电子束 同时镜筒内 尤其是极靴附近磁场很强 磁性材料有可能会被吸附到极靴上 污染极靴 电镜一旦污染 分辨率下降很快 而维修维护的成本那是相当的高 所以基本上所有电镜能不做磁性材料都尽可能不做。