02 电子显微镜原理与操作0.ppt

电子显微镜原理与操作 超微结构教研室 井建华 （一）电子显微镜发展史（二）电子显微镜理论（三）透射电子显微镜构造（四）扫描电子显微镜构造（五）透射电子显微镜工作原理（六）扫描电子显微镜工作原理（七）医学类电子显微镜 透射电子显微镜的发展史 1932年德国的克诺尔和鲁斯卡发明了世界第一台电子显微镜，放大倍数12 1934年他们把电子显微镜的分辨率提高到50nm 1938年鲍利斯和鲁斯在西门子公司研制了分辨率为10nm的电子显微镜 1937马登用电子显微镜拍了第一张细菌照片 1940年美国公司研制了第一台商品磁式透射电子显微镜 扫描电子显微镜的发展史 1932年德国的克诺尔提出了扫描电子显微镜成象放大慨念1935年他试制了极原始模型1938年德国阿登纳试制了第一台扫描电子显微镜1965年英国剑桥仪器公司生产出第一台扫描电子显微镜 电子显微镜的分类方法： 分辨率： 电子波长 λ＝ （?） 国际度量单位： 1毫米＝103微米＝ 106纳米 电磁透镜： 带电粒子在电磁场的运动轨迹是一个螺旋线 半径：R＝ 螺距：h＝ 透射电子显微镜的构造 （一）电子光学系统 1：电子枪 2：聚光镜 3：样品室 4：物镜，中间镜和投影镜：通过调节中间镜和投影镜的电流，放大率可以几百倍连续改变，所以总放大率等于物镜，中间镜和投影镜放大率的乘积 5：观察记录系统 （二）真空系统和电源系统 真空系统的主要参数：最高真空度；泄露率；排气速度 真空系统的组成：真空泵（机械旋转泵，油扩散泵，离子泵），真空阀，真空管，真空检测器，真空密封件 真空度通常为：10-7~10-8个大气压 电源系统的主要参数：高压稳定度和透镜电流稳定度，一般要求在百万分之一数量级 扫描电子显微镜的构造 （一）电子光学系统 电子枪，聚光镜，物镜，样品室 （二）信号检测，传递和显示 系统 二次电子探测器：闪烁体和光电倍增管组成 信号放大 二次电子信号显示：二个显象管；一个用来观察（长余辉），一个用来拍照记录（短余辉）。 （三）扫描系统 转器，扫描发生器与放大器 光栅旋转与畸变校正器 畸变分倾斜畸变，物镜畸变像差，光栅投影畸变 （四）真空系统和电源系统 几个概念 场深：也称景深；是一种轴向距离，即在保持位置不变并给出清晰像的前提下，允许样品位置可变动的最大距离。 焦深：也是一种轴向距离，在保持样品不变位置并给出清晰像的前提下，允许像的位置可变动的最大距离范围。 几个概念： 像差：成像时有许多缺陷，这些缺陷称之为像差。 球差：由于透镜的近轴磁场对电子束的聚焦能力分布不匀，使物点成像为模糊的散射圆。 畸变：枕形畸变；桶形畸变；扭曲畸变 透射电子显微镜电子图象的成象过程 人对光强度反差（振幅反差）和波长的差异（色反差）很敏感，所以人眼可 看清楚物体。在荧光屏上人只能观察的传递电子的密度反差，电子感光版也就只可制成黑白图象。 扫描电子显微镜电子图象的成象过程 当一束聚焦电子照射固体式样表面，电子入射固体式样，由于电子与式样的原子核及核外电子间的库仑作用。产生弹性和非弹性反射。将固体中电子从基态激发到高能态。被激发的电子如其能量高于真空能级，便由固态内部到达固体表面。并从表面逸出，这就是二次电子。这些电子由探测器逐点加以收集，经过处理放大，并以此信号调节作用同步扫描的显像管亮度。在显像管的荧光屏上就可得到这种信息的式样图像。 其它电子图象： 背散射电子：在聚焦电子照射时，以较大角度从固体表面逸出的电子 透射电子：当固体样品足够薄时大部分入射电子透过样品形成的电子 俄歇电子 X射线 * * 以电子束和样品间相互作用方式分四种类型 1）物体透射电子 2）物体反射电子 3）物体发射电子 4）物体吸收电子 将相邻两点清晰区分辨认的能力： d＝ 设物体在空气中，则n＝1,可见光波长为5000，垂直射入，d为2500埃 2 * m Vox qB p 色差：电子能量的分散以及透镜电流的不稳定，导致电子运动速度的快慢不同，使透镜对不同速度电子的聚焦能力不同而产生的像差。分为中心色差；放大色差；旋转色差 荧光屏上图象是由电子与样品作用来形成。当电子穿透样品时，产生了四个基本物理过程： 散射；吸收；干涉；衍射。 散射：电子束经电子显微镜光栏阻挡，散射电子被截止多的区域形成暗区；而透射电子多的区域形成亮区，在荧光屏是形成一副人眼可以看清楚的图象。（生物样品观察） 衍射：（1）选区电子衍射（2）高分散电子衍射（3）高分辨电子衍射（材料样品观察） 相位反差成象 *