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透射电镜的发展

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  透射电镜(TEM)是把经加速和聚集的电子束投射到非常薄的样品上,电子与样品中的原子碰撞而改变方向,从而产生立体角散射。散射角的大小与样品的密度、厚度相关,因此可以形成明暗不同的影像,影像将在放大、聚焦后在成像器件(如荧光屏、胶片、以及感光耦合组件)上显示出来。

透射电镜的发展.jpg

  1924年,德国科学家德布罗意(DeBroglie)指出,任何一种接近光速运动的粒子都具有波动本质。1926-1927年,Davisson和Germer以及Thompson Reid用电子衍射现象验证了电子的波动性,发现电子波长比X光还要短,从而联想到可用电子射线代替可见光照明样品来制作电子显微镜,以克服光波长在分辨率上的局限性。1926年德国学者Busch指出“具有轴对称的磁场对电子束起着透镜的作用,有可能使电子束聚焦成像”,为电子显微镜的制作提供了理论依据。

  1931年,德国学者诺尔(Knoll)和鲁斯卡(Ruska)获得了放大12~17倍的电子光学系统中的光阑的像,证明可用电子束和电磁透镜得到电子像,但是这一装置还不是真正的电子显微镜,因为它没有样品台。1931-1933年间,鲁斯卡等对以上装置进行了改进,做出了世界上第一台透射电子显微镜(简称透射电镜)。1934年,透射电镜的分辨率已达到50nm,鲁斯卡也因此获得了1986年的诺贝尔物理学奖。

  1939年德国西门子公司造出了世界第一台商品透射电镜,分辨率优于10nm。1954年又产生了著名的西门子Elmiskop型电子显微镜,分辨率优于1nm。在英国,透射电镜的研究始于1935年,1946年设计了第一批商业透射电镜,导致了EM型电镜的系列生产。在荷兰,1944年研制成第一台电镜,后来生产了著名的PhilipsEM和CM型透射电镜。我国的透射电镜研制始于20世纪50年代,1977已作出了分辨率为0.3nm的80万倍的透射电镜。

  1949年以前,由于很难制备出能让电子束穿过的薄金属样品,开始用透射电镜直接观察试样。随后,荷兰的Bollnan和英国剑桥大学的赫什(Peter B.Hirsch)研究组进一步发展这一技术。特别是Hirsch研究组,发展了电子衍衬理论,可以解悉电子束穿过试样形成的电子衍衬像,开创了用透射电镜直接观察试样的时代,为电子显微镜在材料学的应用打下了基础。

  20世纪70年代,美国亚利桑那州立大学的考利(John Cowley)和澳大利亚墨尔本大学的穆迪(Alex Moodie)建立了高分辨电子显微想的理论与技术,发展了高分辨电子显微学。20世纪80年代,发展了高空间分辨分析电子显微学,人们可采用高分辨技术、微衍射、电子能量损失谱、电子能谱仪等对很小范围内(约1nm)的区域进行电子像、晶体结构、化学成分的研究,将电子显微分析技术在材料学中的研究大大地拓展了。20世纪90年代,由于纳米科技的飞速发展,对电子显微分析技术的要求越来越高,进一步推动了电子显微学的发展。目前,透射电镜已发展到了球差校正透射电镜的阶段。

透射电镜.jpg

  目前世界上生产透射电镜的大致可分为三类:

  常规透射电镜:加速电压为100~200kV。200kV透射电镜的分辨率可达0.19nm。

  中压透射电镜:加速电压为300~400kV。300kV透射电镜的分辨率可达0.17nm,400kV透射电镜的分辨率可达0.16nm。

  高压透射电镜:加速电压为1000kV。目前1000kV的透射电镜最高分辨率可达0.1nm。

  目前用的最多的透射电镜是200kV和300kV的电镜,高压电镜由于价格昂贵,体积庞大,用得很少。

  透射电镜以其高分辨本领和科学的直观性显示出无比的魅力,在众多领域,如:生物、医学、农林、养殖和材料科学研究方面得到了广泛的应用,发挥着不可忽视的作用。透射电镜技术的应用与未来前景无比广阔,有许多新知识等待着人们去探究,有许多方法等待着人们去创造,有许多新问题等待着人们去解决。


2019-03-21 16:07:24 浏览次数:201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。

    03-21

  • 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。

    03-21

  • 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。

    03-21

  • 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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