表面分析技术：第二章光学显微分析技术2015解读.ppt

第二章 光学显微分析技术 光学显微镜成像原理 光学显微镜的极限 光学显微分析的发展 15世纪中叶：放大镜（单式显微镜） 1590年荷兰Hans and Zacharias Janssen：复式显微镜 17世纪中叶R. Hooke：设计第一台性能较好的显微镜 Christiaan Huygens：惠更斯目镜 19世纪德国Ernst Abbe阐明光学显微镜成像原理，光学显微镜分辨本领达0.2微米理论极限. 光学显微镜分类 ——几何光学显微镜 生物显微镜、落射光显微镜、倒置显微镜、金相显微镜、暗视野显微镜等。 ——物理光学显微镜 相差显微镜、偏光显微镜、干涉显微镜、相差偏振光显微镜、相差干涉显微镜、相差荧光显微镜等。 ——信息转换显微镜 荧光显微镜、显微分光光度计、图像分析显微镜、声学显微镜、照相显微镜、电视显微镜等。 ——特种光学显微镜 高温显微镜、近场光学显微镜等。 2.1几何光学显微镜 光学显微镜种类 新型光学显微镜 2.1-1 光学显微镜种类 光学金相显微镜是用于观察固体表面和内部组织结构的重要光学仪器。 它是基于光线在均匀的介质中作直线传播，并在两种不同介质的分界面上发生折射或反射等现象构成的。 研究这些现象的理论称为几何光学。随着几何光学和物理光学的发展，金相显微镜已日臻完善。 普通光学显微镜的类型很多，常分台式、立式和卧式三大类。 若按用途的不同来分，还有各类特种显微镜，如偏光显微镜、相衬显微镜、干涉显微镜及高温、低温金相显微镜等。目前新型的金相显微镜已趋万能(多种用途)。 台式显微镜主要由一镜筒(包括上装目镜和下配物镜)、镜体(包括座架和调焦装置)、光源系统(包括光源、灯座及垂直照明器)和样品台四部分组成。 具有体积小、重量轻、携带方便等优点，多用钨丝灯泡作光源，分直立式光程和倒立式光程两种。 高温显微分析术 ——包括真空高温台及相应的物镜系统。 ——真空高温台是安放样品和进行加热、冷却的装置。 ——使用温度最高可达1500℃ 高温金相显微镜在检测分析中的应用 显微摄影与图像分析技术 显微摄影：将显微镜目镜视域观察到的物相形态及显微结构图像，利用专门的照相机或摄影机拍摄纪录。显微摄影是显微结构分析中一项重要技术。 利用图像分析技术分析各组成相的尺寸、形貌、分布和光密度等结构数据，为光学显微分析提供定量或定性数据。 激光共焦扫描显微镜 1. 高分辨率观察的显微镜 常规显微镜的分辨率，0.35μm是极限， 激光共聚焦显微镜的分辨率为0.12μm， 所以在亚微米级观察上可以代替电子显微镜。 2. 高精度表面形貌测量仪 检测细微表面的高度差异， 线宽测量，体积、表面积 异物，杂质等的大小， 表面粗糙度分析 3. 三维形貌显微镜 激光共聚焦显微镜（Laser scanning Confocal Microscopy ，简称LSCM） 激光扫描共聚焦显微镜是采用激光作为光源，在传统光学显微镜基础上采用共轭聚焦原理和装置，并利用计算机对所观察的对象进行数字图象处理的一套观察、分析和输出系统。 主要系统包括激光光源、自动显微镜、扫描模块（包括共聚焦光路通道和针孔、扫描镜、检测器）、数字信号处理器、计算机以及图象输出设备（显示器、彩色打印机）等。 通过激光扫描共聚焦显微镜，可以对观察样品进行断层扫描和成像。因此，可以无损伤的观察和分析细胞的三维空间结构。同时，通过激光扫描共聚焦显微镜也是活细胞的动态观察、多重免疫荧光标记和离子荧光标记观察的有力工具。 2 增加数值孔径（N.A.） 高倍率油浸物镜 物空间填充高折射率的油，提高n值，通常NA大于1。 固体浸没透镜（SIL） 选用高折射率材料，可以使NA大于2。分辨率可以小于200nm。 光学显微分析技术的突破--近场扫描光学显微镜（SNOM）( Near-field Scanning Optical Microscope ) 1. 显微分析分辨率 仪器分辨两个物点的本领。 分辨率极限: 对仪器可分辨的最临近两个物点间的距离或角度成为该仪器的分辨率极限。 远场与近场 近场区域：距物体表面仅仅几个波长的区域。 远场区域：从近场区域外至无穷远处。 2. 近场探测原理 非辐射场探测器 ——位于距物体一个波长以内的位置上，在场传播以前将