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透射电镜技术进展

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  透射电镜是一种现代综合性大型分析仪器,在现代科学技术的研究开发工作中被广泛地使用。透射电镜是以电子束透过样品经过聚焦与放大后所产生的物像,投射到荧光屏上或照相底片上进行观察。随着科学技术的进步,各种新技术被应用于透射电镜的制作工艺中,从而导致透射电镜性能的不断改善。主要表现在三大方面:透射电镜本体硬件的发展,透射电镜所属附件的进一步的发展以及透射电镜在各个领域中的应用。

透射电镜本体硬件的发展

  从透射电镜的发展历史来看,随着技术的进步,各种新技术被应用于透射电镜的制作工艺中,从而导致透射电镜硬件性能的不断改善。

  20世纪30年代末期发明的第一代透射电镜的分辨率只有3nm,到了50年代达到优于1nm,而在90年代一些特制的透射电镜更达到了0.1nm。这种进步将表现为新一代透射电镜的性能越来越好,使用越来越方便,对于操作人员的要求越来越简单。

透射电镜技术.jpg

  20世纪70年代具有高分辨率的透射电镜和分析电镜出现后,它的分辨水平日臻细微,功能更趋多样,已成为现代实验室中一种不可或缺的研究晶体结构和化学组成的综合仪器。众所周知,界面、位错、偏析物和间隙原子等缺陷结构,对于材料及器件的物理、力学和电学性质产生重要影响,因此获取物质的原子结构、化学成分和局域电子态的信息细节是高分辨分析电子显微学的研究目标。为获得原子间成键信息,要求能量分辨率达0.1~0.2eV,为获得缺陷的原子结构细节,要求“亚?!钡牡惴直媛?。

  若要在中等电压的透射电镜中获得“亚?!焙汀把堑缱臃亍钡姆直媛?,则需要发展配有准单色的电子源、电子束斑尺寸小于0.2nm的聚光镜系统、物镜球差校正器、无像差投影镜和能量过滤成像系统等部件的新一代透射电镜。

  近年来,透射电镜及相关部件的发展非常迅速,除继续提高场发射枪透射镜的性能和稳定性之外,陆续研发出新一代的慢扫描电荷耦合器件、球差校正器、单色器、高能量分辨率的新一代能量过滤成像系统等,在中等电压的电镜中可以获得“亚埃的空间分辨率”和“亚电子伏特的能量分辨率”。比方说场发射枪透射电镜,场发射枪透射电镜与W或LaB6灯丝热电子发射透射电镜相比,场发射电子枪具有纳米电子束斑亮度高、束流大、出射电子能量分散小和相干性好等优点,可显著提高电镜的信息分辨率,特别适合于纳米尺度综合分析,如亚纳米尺度成分分析、精确测定原子位置、结构因子和电荷密度等。

透射电镜所属附件的进一步发展

  早期透射电镜作为一种高分辨率、高倍率的显微镜,只是光学显微镜的一个技术延伸。但随着电子显微学理论和实践的不断发展、积累,人们发现、开发了透射电镜的许多新功能,使透射电镜成为了一种综合性分析仪器。直到最近,一些新的透射电镜附件还在不断地被发明出来。比如,图像过滤器就是近十年来开发出来的新附件。在未来的年代里,我们依然有理由期待一些更新、更好、更易操作的附件被发明出来,从而为透射电镜增加新功能,或进一步提高透射电镜的现有功能和分析测试精度。

  从电子显微镜诞生以来,更高的分辨率就一直是追求的目标。普通光学的分辨率定义,也是在扫描电镜中使用的分辨率判据,即判别图像中最近两点之间的距离,不再适用于相干成像的透射电镜。从高分辨技术诞生以来,人们就给透射电镜赋予了两个独特的、而且独立的分辨率。一个是点分辨率,它是指最佳条件下高分辨像上可直接解释的分辨率;另一个是信息极限,限定了对称照明时最小的可见信息。

透射电镜与计算机的结合应用

  随着现在计算机科学的迅速进步,作为现代科学技术分析器的透射电镜也越来越依赖于计算机的使用。事实上,透射电镜硬件的进步是与计算机控制系统的不断进步无法断然分开的。但是,即使今天我们对于透射电镜的实验结果也还需要使用大量的人力进行分析。在这一方面我们完全有理由相信随着新的电子显微学理论的进展以及新的计算机软件开发的成功,未来对于透射电镜的实验结果分析的自动化程度将进一步提高,从而大大提高人们从事透射电镜的工作效率。

透射电镜.jpg

  透射电镜作为高精密仪器,许多用户有使用需求,但因其价格昂贵,用户只能委托有透射电镜的单位进行检测。以这种委托方式实现仪器的共享,效率低,并存在以下三个问题:

  1)需要将样品送到电镜所在地;

  2)需要用户单位专业研究人员与电镜工作人员协同工作,直到得到有效的图形资料;

  3)在得出实验数据前,需要研究人员用专用软件对庞大的图形数据进行反复分析,这需要专用的数据分析的计算平台。从以上问题出发,提出了透射电镜远程共享的思想,而高速发展的网络技术和先进的网络设备也使透射电镜远程共享得以实现。

  实现透射电镜远程共享的模型有多种,而用户需求、网络环境、硬件条件、技术力量等的差异,用户使用这些模型时效果就不同。目前对显微镜的远程共享的研究,大多着眼于其功能的实现,而忽略了对模型的研究。


2019-03-21 14:25:01 浏览次数:132次
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  • 透射电镜工作原理

    透射电镜全称透射电子显微镜。是利用高能电子束充当照明光源而进行放大成像的大型显微分析设备,透射电镜是一种具有高分辨率、高放大倍数的电子光学仪器,被广泛应用于材料科学等研究领域。

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  • 透射电镜基本结构

    1932年Ruska发明了以电子束为光源的透射电镜,电子束的波长要比可见光和紫外光短得多,并且电子束的波长与发射电子束的电压平方根成反比,也就是说电压越高波长越短。目前透射电镜的分辨力可达0.2nm。

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  • 透射电镜操作方法

    透射电镜,全称透射电子显微镜,是用于观察组织细胞超微结构的大型精密电子仪器,已广泛应用于医学、生物学等各个研究领域,成为研究细胞生物学、组织学、病理学、解剖学以及临床病理诊断的重要工具之一。

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  • 透射电镜的维护保养

    透射电镜是贵重的精密设备,正确的使用与维护才能使其发挥出应有的性能。总之,要想拍出高质量的透射电镜照片,制样是基础。同时,透射电镜的状态也很关键。最后,技术人员的操作水平也是至关重要的。

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  • 透射电镜种类

    透射电镜即透射电子显微镜(简称TEM),通常称作电子显微镜或电镜(EM),是使用最为广泛的一类电镜。已广泛应用于医学、生物学等各个研究领域,成为组织学、病理学、解剖学以及临床病理诊断的重要工具之一。

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  • 透射电镜的用途

    透射电镜全称透射电子显微镜,是用于观察组织细胞超微结构的大型精密电子仪器。透射电镜广泛应用于工农业生产、材料学、考古学、生物学、组织学、病毒学、病理学和分子生物学等研究领域中。

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