什麼是電子顯微鏡?

General 更新 2023年10月15日

什麼是電子顯微鏡？

電子顯微鏡常用的有透射電鏡（transmission electron microscope，TEM）和掃描電子顯微鏡（scanning electron microscope,SEM）。與光鏡相比電鏡用電子束代替了可見光，用電磁透鏡代替了光學透鏡並使用熒光屏將肉眼不可見電子束成像。與光鏡相比電鏡用電子束代替了可見光，用電磁透鏡代替了光學透鏡並使用熒光屏將肉眼不可見電子束成像。

成像原理

1．透射電鏡技術透射電鏡技術

透射電鏡是以電子束透過樣品經過聚焦與放大後所產生的物像，投射到熒光屏上或照相底片上進行觀察。透射電鏡是以電子束透過樣品經過聚焦與放大後所產生的物像，投射到熒光屏上或照相底片上進行觀察。透射電鏡的分辨率為0.1～0.2nm，放大倍數為幾萬～幾十萬倍。透射電鏡的分辨率為0.1～0.2nm，放大倍數為幾萬～幾十萬倍。由於電子易散射或被物體吸收，故穿透力低，必須製備更薄的超薄切片（通常為50～100nm）。由於電子易散射或被物體吸收，故穿透力低，必須製備更薄的超薄切片（通常為50～100nm）。其製備過程與石蠟切片相似，但要求極嚴格。其製備過程與石蠟切片相似，但要求極嚴格。要在機體死亡後的數分鐘釣取材，組織塊要小(1立方毫米以內），常用戊二醛和餓酸進行雙重固定樹脂包埋,用特製的超薄切片機（ultramicrotome）切成超薄切片，再經醋酸鈾和檸檬酸鉛等進行電子染色。要在機體死亡後的數分鐘釣取材，組織塊要小(1立方毫米以內），常用戊二醛和餓酸進行雙重固定樹脂包埋,用特製的超薄切片機（ultramicrotome）切成超薄切片，再經醋酸鈾和檸檬酸鉛等進行電子染色。電子束投射到樣品時，可隨組織構成成分的密度不同而發生相應的電子發射，如電子束投射到質量大的結構時，電子被散射的多，因此投射到熒光屏上的電子少而呈暗像，電子照片上則呈黑色。電子束投射到樣品時，可隨組織構成成分的密度不同而發生相應的電子發射，如電子束投射到質量大的結構時，電子被散射的多，因此投射到熒光屏上的電子少而呈暗像，電子照片上則呈黑色。稱電子密度高（electron dense）。稱電子密度高（electrondense）。反之，則稱為電子密度低（electron lucent）。反之，則稱為電子密度低（electronlucent）。

2．掃描電鏡術掃描電鏡術

掃描電鏡是用極細的電子束在樣品表面掃描，將產生的二次電子用特製的探測器收集，形成電信號運送到顯像管，在熒光屏上顯示物體。掃描電鏡是用極細的電子束在樣品表面掃描，將產生的二次電子用特製的探測器收集，形成電信號運送到顯像管，在熒光屏上顯示物體。（細胞、組織）表面的立體構像，可攝製成照片。（細胞、組織）表面的立體構像，可攝製成照片。

掃描電鏡樣品用戊二醛和餓酸等固定，經脫水和臨界點乾燥後,再於樣品表面噴鍍薄層金膜，以增加二波電子數。掃描電鏡樣品用戊二醛和餓酸等固定，經脫水和臨界點乾燥後,再於樣品表面噴鍍薄層金膜，以增加二波電子數。掃描電鏡能觀察較大的組織表面結構，由於它的景深長，1mm左右的凹凸不平面能清所成像，故放樣品圖像富有立體感。掃描電鏡能觀察較大的組織表面結構，由於它的景深長，1mm左右的凹凸不平面能清所成像，故放樣品圖像富有立體感。

相關知識

1. 光學顯微鏡以可見光為介質，電子顯微鏡為電子束為介質，由於電子束波長遠較可見光小，故電子顯微鏡解析度遠比光學顯微鏡高。光學顯微鏡以可見光為介質，電子顯微鏡為電子束為介質，由於電子束波長遠較可見光小，故電子顯微鏡解析度遠比光學顯微鏡......

什麼叫電子顯微鏡

電子顯微鏡，簡稱電鏡，是根據電子光學原理，用電子束和電子透鏡代替光束和光學透鏡，使物質的細微結構在非常高的放大倍數下成像的儀器。

電子顯微鏡的工作原理是什麼？

電子顯微鏡是根據電子光學原理，用電子束和電子透鏡代替光束和光學透鏡，使物質的細微結構在非常高的放大倍數下成像的儀器。

電子顯微鏡的分辨能力以它所能分辨的相鄰兩點的最小間距來表示。20世紀70年代，透射式電子顯微鏡的分辨率約為0.3納米(人眼的分辨本領約為0.1毫米)。現在電子顯微鏡最大放大倍率超過300萬倍，而光學顯微鏡的最大放大倍率約為2000倍，所以通過電子顯微鏡就能直接觀察到某些重金屬的原子和晶體中排列整齊的原子點陣。

電子顯微鏡由鏡筒、真空系統和電源櫃三部分組成。鏡筒主要有電子槍、電子透鏡、樣品架、熒光屏和照相機構等部件，這些部件通常是自上而下地裝配成一個柱體；真空系統由機械真空泵、擴散泵和真空閥門等構成，並通過抽氣管道與鏡筒相聯接；電源櫃由高壓發生器、勵磁電流穩流器和各種調節控制單元組成。

電子透鏡是電子顯微鏡鏡筒中最重要的部件，它用一個對稱於鏡筒軸線的空間電場或磁場使電子軌跡向軸線彎曲形成聚焦，其作用與玻璃凸透鏡使光束聚焦的作用相似，所以稱為電子透鏡。現代電子顯微鏡大多采用電磁透鏡，由很穩定的直流勵磁電流通過帶極靴的線圈產生的強磁場使電子聚焦。

電子槍是由鎢絲熱陰極、柵極和陰極構成的部件。它能發射並形成速度均勻的電子束，所以加速電壓的穩定度要求不低於萬分之一。

電子顯微鏡按結構和用途可分為透射式電子顯微鏡、掃描式電子顯微鏡、反射式電子顯微鏡和發射式電子顯微鏡等。透射式電子顯微鏡常用於觀察那些用普通顯微鏡所不能分辨的細微物質結構；掃描式電子顯微鏡主要用於觀察固體表面的形貌，也能與 X射線衍射儀或電子能譜儀相結合，構成電子微探針，用於物質成分分析；發射式電子顯微鏡用於自發射電子錶面的研究。

投射式電子顯微鏡因電子束穿透樣品後，再用電子透鏡成像放大而得名。它的光路與光學顯微鏡相仿。在這種電子顯微鏡中，圖像細節的對比度是由樣品的原子對電子束的散射形成的。樣品較薄或密度較低的部分，電子束散射較少，這樣就有較多的電子通過物鏡光欄，參與成像，在圖像中顯得較亮。反之，樣品中較厚或較密的部分，在圖像中則顯得較暗。如果樣品太厚或過密，則像的對比度就會惡化，甚至會因吸收電子束的能量而被損傷或破壞。

透射式電子顯微鏡鏡筒的頂部是電子槍，電子由鎢絲熱陰極發射出、通過第一，第二兩個聚光鏡使電子束聚焦。電子束通過樣品後由物鏡成像於中間鏡上，再通過中間鏡和投影鏡逐級放大，成像於熒光屏或照相干版上。

中間鏡主要通過對勵磁電流的調節，放大倍數可從幾十倍連續地變化到幾十萬倍；改變中間鏡的焦距，即可在同一樣品的微小部位上得到電子顯微像和電子衍射圖像。為了能研究較厚的金屬切片樣品，法國杜洛斯電子光學實驗室研製出加速電壓為3500千伏的超高壓電子顯微鏡。掃描式電子顯微鏡結構示意圖

掃描式電子顯微鏡的電子束不穿過樣品，僅在樣品表面掃描激發出次級電子。放在樣品旁的閃爍晶體接收這些次級電子，通過放大後調製顯像管的電子束強度，從而改變顯像管熒光屏上的亮度。顯像管的偏轉線圈與樣品表面上的電子束保持同步掃描，這樣顯像管的熒光屏就顯示出樣品表面的形貌圖像，這與工業電視機的工作原理相類似。

掃描式電子顯微鏡的分辨率主要決定於樣品表面上電子束的直徑。放大倍數是顯像管上掃描幅度與樣品上掃描幅度之比，可從幾十倍連續地變化到幾十萬倍。掃描式電子顯微鏡不需要很薄的樣品；圖像有很強的立體感；能利用電子束與物質相互作用而產生的次級電子、吸收電子和 X射線等信息分析物質成分。

掃描式電子顯微鏡的電子槍和聚光鏡與透射式電子顯微鏡的大致相同，但是為了使電......

電子顯微鏡的優缺點分別是什麼

電子顯微鏡常用的有透射電鏡(transmissionelectronmicroscope，TEM)和掃描電子顯微鏡(scanNIngelectronmicroscope,SEM)。與光鏡相比電鏡用電子束代替了可見光，用電磁透鏡代替了光學透鏡並使用熒光屏將肉眼不可見電子束成像。與光鏡相比電鏡用電子束代替了可見光，用電磁透鏡代替了光學透鏡並使用熒光屏將肉眼不可見電子束成像。在電子顯微鏡中樣本必須在真空中觀察，因此無法觀察活樣本。隨著技術的進步，環境掃面電鏡將逐漸實現直接對活樣本的觀察。在處理樣本時可能會產生樣本本來沒有的結構，這加劇了此後分析圖像的難度。由於投射電子顯微鏡只能觀察非常薄的樣本，而有可能物質表面的結構與物質內部的結構不同。此外電子束可能通過碰撞和加熱破壞樣本。現在的最新技術可以在電子顯微鏡中觀察溼的樣本和不塗導電層的樣本(環境掃描電子顯微鏡，Environmental Scanning Electron Microscopes，ESEM)。假如事先對樣本的情況比較清晰的話則可以基本上進行不破壞的觀察伐此外電子顯微鏡購買和維護的價格都比較高。