電子顯微鏡的基本原理

 　　電子顯微鏡是20世紀(jì)的重大科學(xué)技術(shù)發(fā)明，如同三極管的發(fā)明推動(dòng)革命了半導(dǎo)體界一樣，電子顯微鏡也很大地促進(jìn)了生命科學(xué)的發(fā)展。下面小編來(lái)給大家介紹下電子顯微鏡的基本原理。

電子顯微鏡是根據(jù)電子光學(xué)原理，用電子束和電子透鏡代替光束和光學(xué)透鏡，使物質(zhì)的細(xì)微結(jié)構(gòu)在非常高的放大倍數(shù)下成像的儀器。近年來(lái)，電鏡的研究和制造有了很大的發(fā)展：一方面，電鏡的分辨率不斷提高，透射電鏡的點(diǎn)分辨率達(dá)到了0.2-0.3nm，晶格分辨率已經(jīng)達(dá)到0.1nm左右，通過(guò)電鏡，人們已經(jīng)能直接觀察到原子像;另一方面，除透射電鏡外，還發(fā)展了多種電鏡，如掃描電鏡、分析電鏡等。

一、透射電子顯微鏡的成像原理

1、吸收像：當(dāng)電子射到質(zhì)量、密度大的dao樣品時(shí)，主要的成相作用是散射作用。樣品上質(zhì)量厚度大的地方對(duì)電子的散射角大，通過(guò)的電子較少，像的亮度較暗。早期的透射電子顯微鏡都是基于這種原理。

2、衍射像：電子束被樣品衍射后，樣品不同位置的衍射波振幅分布對(duì)應(yīng)于樣品中晶體各部分不同的衍射能力，當(dāng)出現(xiàn)晶體缺陷時(shí)，缺陷部分的衍射能力與完整區(qū)域不同，從而使衍射波的振幅分布不均勻，反映出晶體缺陷的分布。

3、相位像：當(dāng)樣品薄至100Å以下時(shí)，電子可以穿過(guò)樣品，波的振幅變化可以忽略，成像來(lái)自于相位的變化。

二、掃描電子顯微鏡成像原理

掃描電子顯微鏡通過(guò)用聚焦電子束掃描樣品的表面來(lái)產(chǎn)生樣品表面的圖像。

電子與樣品中的原子相互作用，產(chǎn)生包含關(guān)于樣品的表面測(cè)繪學(xué)形貌和組成的信息的各種信號(hào)。電子束通常以光柵掃描圖案掃描，并且光束的位置與檢測(cè)到的信號(hào)組合以產(chǎn)生圖像。

掃描電子顯微鏡可以實(shí)現(xiàn)分辨率優(yōu)于1納米。樣品可以在高真空，低真空，濕條件(用環(huán)境掃描電子顯微鏡)以及寬范圍的低溫或高溫下觀察到。

常見(jiàn)的掃描電子顯微鏡模式是檢測(cè)由電子束激發(fā)的原子發(fā)射的二次電子。可以檢測(cè)的二次電子的數(shù)量，取決于樣品測(cè)繪學(xué)形貌，以及取決于其他因素。

通過(guò)掃描樣品并使用特殊檢測(cè)器收集被發(fā)射的二次電子，創(chuàng)建了顯示表面的形貌的圖像。它還可能產(chǎn)生樣品表面的高分辨率圖像，且圖像呈三維，鑒定樣品的表面結(jié)構(gòu)。

以上內(nèi)容就是對(duì)電子顯微鏡的基本原理的介紹了，電子顯微鏡的分辨本領(lǐng)雖已遠(yuǎn)勝于光學(xué)顯微鏡，但電子顯微鏡因需在真空條件下工作，所以很難觀察活的生物，而且電子束的照射也會(huì)使生物樣品受到輻照損傷。