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TEM在高分子上的应用 摘要：透射电镜（TEM）即透射电子显微镜，是使用最为广泛的一类电镜。其工作原理是利用电子射线（或称电子束也称电子波）穿透样品，而后经多级电子放大后成像于荧光屏。它的主要优点是分辨率高，可用来观察超微结构以及微细物体和生物大分子的全貌。本文主要介绍TEM在高分子中的应用，包括对于高分子形貌和尺寸、混合物物质的形貌和运动范围的观测等。 前言：透射电子显微镜(Transmission Electron Microscope,简称TEM),可以看到在光学 HYPERLINK /view/2921.htm \t _blank 显微镜下无法看清的小于0.2um的细微结构，这些结构称为亚显微结构或超微结构。要想看清这些结构，就必须选择 HYPERLINK /view/45341.htm \t _blank 波长更短的光源，以提高显微镜的分辨率。1932年Ruska发明了以电子束为光源的透射电子显微镜，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 HYPERLINK /view/10954.htm \t _blank 电压平方根成反比，也就是说电压越高波长越短。目前TEM的分辨力可达0.2nm。透射电镜在高分子上的应用更为广泛，作为直接观测手段，为实验的进行提供了最为直接的证据。 关键词：透射电镜，检测，高分子表征 透射电镜的简介 1.1透射电镜的历史  HYPERLINK /view/1173321.htm \t _blank 恩斯特·阿贝最开始指出，对物体细节的分辨率受到用于成像的光波 HYPERLINK /view/45341.htm \t _blank 波长的限制，因此使用 HYPERLINK /view/25112.htm \t _blank 光学显微镜仅能对微米级的结构进行放大观察。通过使用由奥古斯特·柯勒和莫里茨·冯·罗尔研制的 HYPERLINK /view/485023.htm \t _blank 紫外光显微镜，可以将极限分辨率提升约一倍。然而，由于常用的玻璃会吸收紫外线，这种方法需要更昂贵的石英光学元件。当时人们认为由于光学波长的限制，无法得到亚微米分辨率的图像。[2]? 1858年， HYPERLINK /view/6226799.htm \t _blank 尤利乌斯·普吕克认识到可以通过使用磁场来使 HYPERLINK /view/67961.htm \t _blank 阴极射线弯曲。这个效应早在1897年就由曾经被费迪南德·布劳恩用来制造一种被称为 HYPERLINK /view/718237.htm \t _blank 阴极射线示波器的测量设备，而实际上早在1891年， HYPERLINK /view/1154844.htm \t _blank 里克就认识到使用磁场可以使阴极射线聚焦。后来，汉斯·布斯在1926年发表了他的工作，证明了制镜者方程在适当的条件下可以用于电子射线。 1928年，柏林科技大学的高电压技术教授阿道夫·马蒂亚斯让马克斯·克诺尔来领导一个研究小组来改进 HYPERLINK /view/718237.htm \t _blank 阴极射线示波器。这个研究小组由几个博士生组成，这些博士生包括恩斯特·鲁斯卡和博多·冯·博里斯。这组研究人员考虑了透镜设计和示波器的列排列，试图通过这种方式来找到更好的示波器设计方案，同时研制可以用于产生低放大倍数（接近1:1）的电子光学原件。1931年，这个研究组成功的产生了在阳极光圈上放置的网格的电子放大图像。这个设备使用了两个磁透镜来达到更高的放大倍数，因此被称为第一台电子显微镜。在同一年，西门子公司的研究室主任莱因霍尔德·卢登堡提出了电子显微镜的 HYPERLINK /view/293967.htm \t _blank 静电透镜的专利。 1.2背景知识 理论上，光学显微镜所能达到的最大分辨率，d，受到照射在样品上的 HYPERLINK /view/9448.htm \t _blank 光子波长λ以及光学系统的数值孔径，NA，的限制： (1) 二十世纪早期，科学家发现理论上使用电子可以突破可见光光波波长的限制（波长大约400纳米-700纳米）。与其他物质类似，电子具有波粒二象性，而他们的波动特性意味着一束电子具有与一束电磁辐射相似的性质。电子波长可以通过徳布罗意公式使用电子的动能得出。由于在TEM中，电子的速度接近光速，需要对其进行相对论修正： (2) 其中，h表示 HYPERLINK