透射電鏡原理

　　目前,，主流的透射電鏡鏡筒是電子槍室和由6～8 級成像透鏡以及觀察室等組成,。陰極燈絲在燈絲加熱電流作用下發(fā)射電子束,，該電子束在陽極加速高壓的加速下向下高速運動,，經(jīng)過*聚光鏡和第二聚光鏡的會聚作用使電子束聚焦在樣品上,，透過樣品的電子束再經(jīng)過物鏡,、*中間鏡,、第二中間鏡和投影鏡四級放大后在熒光屏上成像,。電鏡總的放大倍數(shù)是這四級放大透鏡的放大倍數(shù)的乘積,，因此透射電鏡有著更高的放大范圍（200×～1500000×）,。

　　掃描電鏡原理

　　掃描電子顯微鏡的設(shè)計思想和工作原理,，早在1935年便已被提出來了,。1942年,，英國首先制成一臺實驗室用的掃描電鏡，但由于成像的分辨率很差,，照相時間太長,，所以實用價值不大。經(jīng)過各國科學工作者的努力,，尤其是隨著電子工業(yè)技術(shù)水平的不斷發(fā)展,，到1956年開始生產(chǎn)商品掃描電鏡。近數(shù)十年來,，掃描電鏡已廣泛地應(yīng)用在生物學,、醫(yī)學、冶金學等學科的領(lǐng)域中,，促進了各有關(guān)學科的發(fā)展,。

　　一.掃描電鏡的特點

　　和光學顯微鏡及透射電鏡相比，掃描電鏡具有以下特點：

　?。ㄒ唬?能夠直接觀察樣品表面的結(jié)構(gòu),，樣品的尺寸可大至120mm×80mm×50mm。

　?。ǘ?樣品制備過程簡單,，不用切成薄片。

　?。ㄈ?樣品可以在樣品室中作三度空間的平移和旋轉(zhuǎn),，因此，可以從各種角度對樣品進行觀察,。

　?。ㄋ模?景深大，圖象富有立體感,。掃描電鏡的景深較光學顯微鏡大幾百倍,，比透射電鏡大幾十倍。

　?。ㄎ澹?圖象的放大范圍廣,，分辨率也比較高?？煞糯笫畮妆兜綆资f倍,，它基本上包括了從放大鏡、光學顯微鏡直到透射電鏡的放大范圍,。分辨率介于光學顯微鏡與透射電鏡之間,，可達3nm。

　　（六） 電子束對樣品的損傷與污染程度較小,。

　?。ㄆ撸?在觀察形貌的同時，還可利用從樣品發(fā)出的其他信號作微區(qū)成分分析,。

　　二.掃描電鏡的結(jié)構(gòu)和工作原理

　?。ㄒ唬?結(jié)構(gòu)

　　1.鏡筒

　　鏡筒包括電子槍、聚光鏡,、物鏡及掃描系統(tǒng),。其作用是產(chǎn)生很細的電子束（直徑約幾個nm），并且使該電子束在樣品表面掃描,，同時激發(fā)出各種信號,。

　　2.電子信號的收集與處理系統(tǒng)

　　在樣品室中，掃描電子束與樣品發(fā)生相互作用后產(chǎn)生多種信號,，其中包括二次電子,、背散射電子、X射線,、吸收電子,、俄歇（Auger）電子等。在上述信號中,，zui主要的是二次電子,，它是被入射電子所激發(fā)出來的樣品原子中的外層電子，產(chǎn)生于樣品表面以下幾nm至幾十nm的區(qū)域,，其產(chǎn)生率主要取決于樣品的形貌和成分,。通常所說的掃描電鏡像指的就是二次電子像，它是研究樣品表面形貌的zui有用的電子信號,。檢測二次電子的檢測器的探頭是一個閃爍體,，當電子打到閃爍體上時，1就在其中產(chǎn)生光,，這種光被光導(dǎo)管傳送到光電倍增管，光信號即被轉(zhuǎn)變成電流信號,，再經(jīng)前置放大及視頻放大,，電流信號轉(zhuǎn)變成電壓信號，zui后被送到顯像管的柵極,。

　　3.電子信號的顯示與記錄系統(tǒng)

　　掃描電鏡的圖象顯示在陰極射線管（顯像管）上,，并由照相機拍照記錄。顯像管有兩個,，一個用來觀察,，分辨率較低，是長余輝的 管子;另一個用來照相記錄，分辨率較高,，是短余輝的管子,。

　　4.真空系統(tǒng)及電源系統(tǒng)

　　掃描電鏡的真空系統(tǒng)由機械泵與油擴散泵組成，其作用是使鏡筒內(nèi)達到 10-4～10-5托的真空度,。電源系統(tǒng)供給各部件所需的特定的電源,。

　　（二） 工作原理

　　從電子槍陰極發(fā)出的直徑20μm～30μm的電子束,，受到陰陽極之間加速電壓的作用,，射向鏡筒，經(jīng)過聚光鏡及物鏡的會聚作用,，縮小成直徑約幾毫微米的電子探針,。在物鏡上部的掃描線圈的作用下，電子探針在樣品表面作光柵狀掃描并且激發(fā)出多種電子信號,。這些電子信號被相應(yīng)的檢測器檢測,，經(jīng)過放大、轉(zhuǎn)換,，變成電壓信號,，zui后被送到顯像管的柵極上并且調(diào)制顯像管的亮度。顯像管中的電子束在熒光屏上也作光柵狀掃描,，并且這種掃描運動與樣品表面的電子束的掃描運動嚴格同步,，這樣即獲得襯度與所接收信號強度相對應(yīng)的掃描電子像，這種圖象反映了樣品表面的形貌特征,。第二節(jié)掃描電鏡生物樣品制備技術(shù)大多數(shù)生物樣品都含有水分,，而且比較柔軟，因此,，在進行掃描電鏡觀察前,，要對樣品作相應(yīng)的處理。掃描電鏡樣品制備的主要要求是：盡可能使樣品的表面結(jié)構(gòu)保存好,，沒有變形和污染,，樣品干燥并且有良好導(dǎo)電性能。