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透射電鏡基礎(chǔ)知識
透射電鏡是一種新型高性能的大型檢測儀器，是現(xiàn)代物理以及先進(jìn)技術(shù)社會的產(chǎn)物，隨著科技的發(fā)展，透射電鏡的技術(shù)會更加先進(jìn)，使用范圍也更加廣泛。 1、透射電鏡基本...[查看全部]
透射電鏡全稱透射電子顯微鏡。是利用高能電子束充當(dāng)照明光源而進(jìn)行放大成像的大型顯微分析設(shè)備，透射電鏡是一種具有高分辨率、高放大倍數(shù)的電子光學(xué)儀器，被廣泛應(yīng)用于材料科學(xué)等研究領(lǐng)域。
透射電鏡是什么透射電鏡是以波長極短的電子束作為照明源，用電磁透鏡聚焦成像的一種高分辨率、高放大倍數(shù)的電子光學(xué)儀器。透射電鏡是把經(jīng)加速和聚集的電子束投射到非常薄的樣品上(片狀透射電鏡的工作原理
透射電鏡是把經(jīng)加速和聚集的電子束投射到非常薄的樣品上，電子與樣品中的原子碰撞而改變方向，從而產(chǎn)生立體角散射。散射角的大小與樣品的密度、厚度相關(guān)，因此可以形成明暗不同的影像，影像將在放大、聚焦后在成像器件(如熒光屏、膠片、以及感光耦合組件)上顯示出來。
由于電子的德布羅意波長非常短，透射電鏡的分辨率比光學(xué)顯微鏡高的很多，可以達(dá)到0.1～0.2nm，放大倍數(shù)為幾萬～百萬倍。因此，使用透射電鏡可以用于觀察樣品的精細(xì)結(jié)構(gòu)，甚至可以用于觀察僅僅一列原子的結(jié)構(gòu)，比光學(xué)顯微鏡所能夠觀察到的最小的結(jié)構(gòu)小數(shù)萬倍。透射電鏡在中和物理學(xué)和生物學(xué)相關(guān)的許多科學(xué)領(lǐng)域都是重要的分析方法，如癌癥研究、病毒學(xué)、材料科學(xué)、以及納米技術(shù)、半導(dǎo)體研究等等。
在放大倍數(shù)較低的時候，透射電鏡成像的對比度主要是由于材料不同的厚度和成分造成對電子的吸收不同而造成的。而當(dāng)放大率倍數(shù)較高的時候，復(fù)雜的波動作用會造成成像的亮度的不同，因此需要專業(yè)知識來對所得到的像進(jìn)行分析。通過使用TEM不同的模式，可以通過物質(zhì)的化學(xué)特性、晶體方向、電子結(jié)構(gòu)、樣品造成的電子相移以及通常的對電子吸收對樣品成像。
透射電鏡的成像原理可分為三種情況：
吸收像：
... 查看全文1932年Ruska發(fā)明了以電子束為光源的透射電鏡，電子束的波長要比可見光和紫外光短得多，并且電子束的波長與發(fā)射電子束的電壓平方根成反比，也就是說電壓越高波長越短。目前透射電鏡的分辨力可達(dá)0.2nm。
透射電鏡的總體結(jié)構(gòu)包括鏡體和輔助系統(tǒng)兩大部分，鏡體部分包含：①照明系統(tǒng)(電子槍G，聚光鏡C1、C2)，②成像系統(tǒng)(樣品室，物鏡O，中間鏡I1、I2，投影鏡P1、P2)，③觀察記錄系統(tǒng)(觀察室、照相室)，④調(diào)校系統(tǒng)(消像散器、束取向調(diào)整器、光闌)。輔助系統(tǒng)包含：①真空系統(tǒng)(機械泵、擴散泵、真空閥、真空規(guī))，②電路系統(tǒng)(電源變換、調(diào)整控制)，③水冷系統(tǒng)。
一、照明系統(tǒng)
透射電鏡照明系統(tǒng)包括電子槍和聚光鏡2個主要部件，它的功用主要在于向樣品及成像系統(tǒng)提供亮度足夠的光源，對它的要求是輸出的電子束波長單一穩(wěn)定，亮度均勻一致，調(diào)整方便，像散小。
1、電子槍
由陰極、陽極和柵極組成。
①陰極：
陰極是產(chǎn)生自由電子的源頭，一般有直熱式和旁熱式2種，旁熱式陰極是將加熱體和陰極分離，各自保持獨立。在透射電鏡中通常由加熱燈絲)兼做陰極稱為直熱式陰極，材料多用金屬鎢絲制成，其特點是成本低，但亮度低，壽命也較短。燈絲的直徑約為0.10～0.12mm，當(dāng)幾安培的加熱電流流過時，即可開始發(fā)射出自由電子，不過燈絲周圍必須保持高度真空，否則就象漏氣燈泡一樣，加熱的燈絲會在傾刻間被氧化燒毀。燈絲的形狀最常采用的是發(fā)叉式，也有采用箭斧式或點狀式的，后2種燈絲發(fā)光亮度高，光束尖細(xì)集中，適用于高分辨率透射電鏡照片的拍攝，但使用壽命更短。
陰極燈絲被安裝在高絕緣的陶瓷燈座上，既能絕緣、耐受幾千度的高溫，還可以方便更換。燈絲的加熱電流值是連續(xù)可調(diào)的。
在一定的界限內(nèi)，燈絲發(fā)射出來的自由電子量與加熱電流強度成正比，但在超越這個界限后，電流繼續(xù)加大，只能降低燈絲的使用壽命，卻不能增大自由電子的發(fā)射量，我們把
... 查看全文透射電鏡，全稱透射電子顯微鏡，是用于觀察組織細(xì)胞超微結(jié)構(gòu)的大型精密電子儀器，已廣泛應(yīng)用于醫(yī)學(xué)、生物學(xué)等各個研究領(lǐng)域，成為研究細(xì)胞生物學(xué)、組織學(xué)、病理學(xué)、解剖學(xué)以及臨床病理診斷的重要工具之一。
一、開機程序
1、首先打開房間空調(diào)，冷卻循環(huán)水房溫度21度，操作室25度;
2、開啟冷卻水循環(huán)裝置，一個獨立的小的控制器，先將開關(guān)打至ON，再將按下POWER鍵;
3、啟動穩(wěn)壓電源，穩(wěn)定于220V，查看電壓箱供電指示燈亮;
4、用鑰匙啟動主機，從OFF檔位旋到START位，松開后鑰匙自動回到ON位置。透射電鏡自動抽真空，等待約40分鐘。
5、直至DP綠燈亮，HIGH綠燈亮，READY綠燈亮(若不亮的話，將LENS LIGHT打至ON檔位)。
二、電子槍合軸
1、確認(rèn)READY綠燈亮;
2、把樣品撥出，物鏡光欄撥出至0檔位;
3、加高壓：按下HT鍵后，依次按下40-60-80-100KV鍵，并注意觀察束流表是否正常，每次都要等電流表顯示穩(wěn)定之后再進(jìn)行下一步，一般調(diào)到80KV就行了。
4、加燈絲：將FILAMENT EMIISSION旋鈕緩慢旋至鎖定位置。
5、一般在SCAN(5300倍)條件下調(diào)節(jié)，調(diào)節(jié)CONDENSER鈕，得到光斑。
6、SPOT SIZE調(diào)到3檔，調(diào)節(jié)CONDENSER鈕聚光，得到最小最亮光斑，然后用左右ALIGNMENT：TRANS(小的)將光斑拉至最中心位置(中心位置有一黑點)。
7、SPOT SIZE調(diào)到1檔，調(diào)節(jié)CONDENSER鈕聚光，得到最小最亮光斑，然后用GUN ALIGNMENT：TRANS(X、Y)將光斑拉至中心位置。
8、再重復(fù)6、7步驟，使束流不偏離中心。
三、調(diào)燈絲相
1、透射電鏡在SCAN模式下，SPOT SIZE調(diào)到1檔。
2、將FILAMENT EMIISSION旋鈕稍稍往回調(diào)，到看到燈絲欠
... 查看全文透射電鏡是貴重的精密設(shè)備，正確的使用與維護(hù)才能使其發(fā)揮出應(yīng)有的性能?？傊?，要想拍出高質(zhì)量的透射電鏡照片，制樣是基礎(chǔ)。同時，透射電鏡的狀態(tài)也很關(guān)鍵。最后，技術(shù)人員的操作水平也是至關(guān)重要的。
1、環(huán)境要求
電鏡室的濕度要求在40%～50%之間，溫度在20～22℃之間。電鏡需安裝在一樓，沒有地下室。房間高度要合適，有利于拆裝。房頂不要有中央空調(diào)走風(fēng)，會造成圖像模糊，看不清高分辨像。有較好的遮光條件，可以安裝合適的布簾。注意室內(nèi)環(huán)境衛(wèi)生，定期打掃，而且進(jìn)入室內(nèi)需要穿腳套，減少帶入灰塵。附近沒有電梯及大型變電設(shè)備，防止電磁干擾。
2、真空要求
透射電鏡一般可以使真空度達(dá)到小于2×10^-5Pa，而儀器管理員也盡量在每次達(dá)到2×10^-5Pa后，才開始實驗，以達(dá)到延長儀器的使用壽命和保持儀器的高分辨能力的目的。如果儀器多天真空度持續(xù)高于4×10^-5Pa后，則需對儀器進(jìn)行烘烤。一般短時間的可以考慮ACD烘烤。步驟是：所有光闌退出，關(guān)閉燈絲和高壓，拔出樣品桿。蓋上熒光屏蓋，準(zhǔn)備毛巾，蓋上控制面板，防止滴水。放入加熱棒，點擊桌面控制按鈕，自動烘烤2h。
如果真空度仍然不能滿足要求，則需要進(jìn)行鏡筒烘烤。步驟是：關(guān)閉燈絲和高壓，退出所有光闌，拔出樣品桿，蓋上熒光屏蓋，打開透鏡開關(guān)。點擊桌面控制按鈕，設(shè)定冷卻4h，總時間48h～52h左右。同時注意，點擊烘烤后，過2h左右，手摸柱體，看是否變熱，變熱說明烘烤正常進(jìn)行。
為了拍攝清晰的高分辨照片，必要時可以加液氮，但是要保持在有液氮的條件下進(jìn)行實驗，可以實驗中間過程加液氮。使用完畢后，要對ACD進(jìn)行烘烤，步驟如上述ACD烘烤。
3、日常工作
為保證真空度，注意檢查樣品桿的O型圈，定期清潔和涂抹真空脂。暫時不用的樣品桿，放在樣品室中預(yù)抽，這樣可以有效縮短樣品臺在電鏡中的預(yù)抽時間，還可以延長樣品臺的使用壽命。注意檢查SF6絕緣氣體的
... 查看全文透射電鏡即透射電子顯微鏡(簡稱TEM)，通常稱作電子顯微鏡或電鏡(EM)，是使用最為廣泛的一類電鏡。已廣泛應(yīng)用于醫(yī)學(xué)、生物學(xué)等各個研究領(lǐng)域，成為組織學(xué)、病理學(xué)、解剖學(xué)以及臨床病理診斷的重要工具之一。
透射電鏡簡介透射電鏡是一種把經(jīng)加速和聚集的電子束透射到非常薄的樣品上，電子與樣品中的原子碰撞而改變方向，從而產(chǎn)生立體角散射。散射角的大小與樣品的密度、厚度等相關(guān)，因此可以形成明暗不同的影像，影像在放大、聚焦后在成像器件(如熒光屏，膠片以及感光耦合組件)上顯示出來的顯微鏡。
在光學(xué)顯微鏡下無法看清小于0.2微米的細(xì)微結(jié)構(gòu)，這些結(jié)構(gòu)稱為亞顯微結(jié)構(gòu)或超細(xì)結(jié)構(gòu)。要想看清這些結(jié)構(gòu)，就必須選擇波長更短的光源，以提高顯微鏡的分辨率。1932年Ruska發(fā)明了以電子束為光源的透射電子顯微鏡，電子束的波長比可見光和紫外光短得多，并且電子束的波長與發(fā)射電子束的電壓平方根成反比，也就是說電壓越高波長越短。目前透射電鏡分辨力可達(dá)0.2納米。
透射電鏡的分類按照加速電壓分類：
透射電鏡按照加速電壓可分為低壓透射電鏡、高壓透射電鏡和超高壓透射電鏡。加速電壓在200KV以下的是低壓透射電鏡，在200KV-400KV(包含)之間的是高壓透射電鏡;加速電壓在400KV以上的是超高壓透射電鏡。
1、低壓透射電鏡。最常用的是100KV電鏡。這種電鏡分辨率高(點0.3nm，晶格0.14nm)，但穿透本領(lǐng)小，觀察樣品必須很薄，約為30～100nm，如細(xì)胞和組織的超薄切片、復(fù)型膜和負(fù)染樣品等。相當(dāng)普及。我校有這樣的設(shè)備。
2、高壓透射電鏡。目前常用的是200KV電鏡。這種電鏡對樣品的穿透本領(lǐng)約為100KV電鏡的1.6倍，可以在觀察較厚樣品時獲得很好的分辨本領(lǐng)，從而可以對細(xì)胞結(jié)構(gòu)進(jìn)行三維觀察。
3、超高壓透射電鏡。目前已有500KV、1000KV和3000KV的超高壓透射電鏡。這類電鏡具有穿透本領(lǐng)強、輻射
... 查看全文透射電鏡全稱透射電子顯微鏡，是用于觀察組織細(xì)胞超微結(jié)構(gòu)的大型精密電子儀器。透射電鏡廣泛應(yīng)用于工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、材料學(xué)、考古學(xué)、生物學(xué)、組織學(xué)、病毒學(xué)、病理學(xué)和分子生物學(xué)等研究領(lǐng)域中。
透射電鏡在生物學(xué)的應(yīng)用1、細(xì)胞學(xué)
由于超薄切片技術(shù)的出現(xiàn)和發(fā)展，人類利用透射電鏡對細(xì)胞進(jìn)行了更深入的研究，觀察到了過去無法看清楚的細(xì)胞超微結(jié)構(gòu)。例如，用透射電鏡觀察到了生物膜的三層結(jié)構(gòu)以及細(xì)胞內(nèi)的各種細(xì)胞器的形態(tài)學(xué)結(jié)構(gòu)等。
2、發(fā)現(xiàn)和識別病毒
許多病毒，尤其是腫瘤病毒就是用透射電鏡發(fā)現(xiàn)的。透射電鏡也為病毒的分類提供了最直觀的依據(jù)，例如SARS病毒就是首先在透射電鏡下觀察到并確認(rèn)是病毒而不是支原體的。
3、臨床病理診斷
生物體發(fā)生疾病都會導(dǎo)致細(xì)胞發(fā)生形態(tài)和功能上的改變，通過對病變區(qū)細(xì)胞的透射電鏡觀察就可以為疾病診斷提供有力依據(jù)。例如目前透射電鏡在腎活檢、腫瘤診治中發(fā)揮了重要作用。
4、免疫學(xué)
電鏡技術(shù)與生命科學(xué)中新興起的技術(shù)相結(jié)合，促進(jìn)了新技術(shù)的應(yīng)用。例如電鏡技術(shù)與免疫學(xué)技術(shù)相結(jié)合產(chǎn)生了免疫電鏡技術(shù)，它可以對細(xì)胞表面及細(xì)胞內(nèi)部的抗原進(jìn)行定位，可以了解抗體合成過程中免疫球蛋白的分布情況等。
5、細(xì)胞化學(xué)
研究細(xì)胞內(nèi)各種成分在超微結(jié)構(gòu)水平上的分布情況以及這些成分在細(xì)胞活動過程中的動態(tài)變化，以闡明細(xì)胞的化學(xué)和生化功能。其中最主要的是蛋白質(zhì)(尤其是酶的細(xì)胞內(nèi)定位)，其次是核酸、脂肪、碳水化合物及無機離子的定位。該技術(shù)促進(jìn)了形態(tài)學(xué)和生物化學(xué)的結(jié)合，使生命科學(xué)的研究進(jìn)入了新的水平。
透射電鏡在材料科學(xué)中的應(yīng)用材料科學(xué)研究的對象是制造設(shè)備和產(chǎn)品的金屬、半導(dǎo)體、塑料等，以及工藝技術(shù)，例如研究如何制造出更小、品質(zhì)更好的晶體管，以使計算機的功能更為強大;研究聚合物的電子特性以生產(chǎn)更便宜的手機顯示屏;或者分析如何使肌體組織與醫(yī)用植入物更好地結(jié)合。
1、表面形貌觀察
由于電子束穿透樣品的能力低，
... 查看全文透射電鏡是一種新型高性能的大型檢測儀器，是現(xiàn)代物理以及先進(jìn)技術(shù)社會的產(chǎn)物，隨著科技的發(fā)展，透射電鏡的技術(shù)會更加先進(jìn)，使用范圍也更加廣泛。
1、透射電鏡基本構(gòu)造：
照明系統(tǒng)：電子槍和會聚鏡(雙聚光鏡系統(tǒng));
成像系統(tǒng)：物鏡、中間鏡、投影鏡;
記錄系統(tǒng)：底片照相系統(tǒng)、圖像觀察增強器、CCD記錄系統(tǒng)。
2、透射電鏡兩種操作模式及其原理：
成像模式：中間鏡的物平面與物鏡的像平面重合，獲得正空間信息，最終獲得顯微像。
衍射模式：中間鏡的物平面與物鏡的焦平面重合，獲得倒空間的信息，最終獲得衍射譜。利用透射電鏡中的物鏡光欄，僅選取透射束成像，成為明場像，若僅選取衍射束成像，形成暗場像。
3、透射電鏡兩種基本樣品制備方法：
離子剪薄和雙噴。雙噴樣品有可能污染極靴。
4、透射電鏡加速電壓：
給燈絲發(fā)出的電子以電壓，使得電子獲得足夠的速度以穿透樣品。
5、電子槍：
發(fā)射電子的電極?，F(xiàn)在主要有熱發(fā)射(LaB6燈絲)和場發(fā)射(冷場發(fā)射，熱場發(fā)射——schottky)。
6、光闌：
透射電鏡光闌可以選擇性通過光子。
7、像散：
由于磁透鏡在兩個相互垂直的方向上聚焦能力不同，當(dāng)這個較強的方向聚焦時，與之垂直的方向尚未聚焦;而當(dāng)較弱的方向開始聚焦時較強方向散焦，因而在任何一個像面上的像都不是一點而是小散焦斑。
8、球差：
透鏡對離軸遠(yuǎn)的電子比離軸近的電子有更強的會聚能力，因而在高斯面上，一個屋的的相不再是一個點而是一個圓盤。
9、色差：
色差產(chǎn)生的根源是成象電子的能量分散，而磁透鏡對不同能量的電子的聚焦能力不同，因而在高斯像平面上，一個物點的像變成了一個圓斑。透射電鏡電子槍能量分散的原因：加速電壓波動，電子束與物質(zhì)的相互作用。
10、選區(qū)電子衍射：
進(jìn)行電子衍射分析時，往往對樣品的某一微小區(qū)域的單晶電子衍射感興趣。通過選區(qū)，可以直接獲得該微區(qū)的倒易點陣截
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