掃描電子顯微鏡與透射電子顯微鏡成像原理有何不同

ca217873 2012-12-05 09:02:44 524 瀏覽

參與評論

評論

登錄后參與評論

全部評論(3條)

靘櫔匪掹s 2012-12-06 00:00:00

掃描電鏡是由高能電子束激發(fā)離子束后成像

贊(6)

回復(fù)(0)

評論

評論
登錄后參與評論
wangziyao1983 2012-12-10 00:00:00

掃描電鏡主要是電子束照射到樣品后的二次電子成像，透射電鏡的明場像是透射電子成像

贊(15)

回復(fù)(0)

評論

評論
登錄后參與評論
軘貫諒脯呀廠豆 2017-09-01 14:17:44

掃描電鏡主要是電子束照射到樣品后的二次電子成像，透射電鏡的明場像是透射電子成像。電子顯微鏡簡稱電鏡，英文名Electron Microscope（簡稱EM）經(jīng)過五十多年的發(fā)展已成為現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)中不可缺少的重要工具。電子顯微鏡由鏡筒、真空裝置和電源柜三部分組成。鏡筒主要有電子源、電子透鏡、樣品架、熒光屏和探測器等部件，這些部件通常是自上而下地裝配成一個柱體。電子透鏡用來聚焦電子，是電子顯微鏡鏡筒中Z重要的部件。一般使用的是磁透鏡，有時也有使用靜電透鏡的。它用一個對稱于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，其作用與光學(xué)顯微鏡中的光學(xué)透鏡（凸透鏡）使光束聚焦的作用是一樣的，所以稱為電子透鏡。光學(xué)透鏡的焦點是固定的，而電子透鏡的焦點可以被調(diào)節(jié)，因此電子顯微鏡不象光學(xué)顯微鏡那樣有可以移動的透鏡系統(tǒng)。現(xiàn)代電子顯微鏡大多采用電磁透鏡，由很穩(wěn)定的直流勵磁電流通過帶極靴的線圈產(chǎn)生的強磁場使電子聚焦。電子源是一個釋放自由電子的陰極，柵極，一個環(huán)狀加速電子的陽極構(gòu)成的。陰極和陽極之間的電壓差必須非常高，一般在數(shù)千伏到3百萬伏特之間。它能發(fā)射并形成速度均勻的電子束，所以加速電壓的穩(wěn)定度要求不低于萬分之一。樣品可以穩(wěn)定地放在樣品架上，此外往往還有可以用來改變樣品（如移動、轉(zhuǎn)動、加熱、降溫、拉長等）的裝置。為什么要用熒光屏呢？因為人們的肉眼是看不見電子束的，所以要用熒光屏把電子束變成可見的光源，才能形成眼睛能看得見的像。探測器用來收集電子的信號或次級信號。真空裝置用以保障顯微鏡內(nèi)的真空狀態(tài)，這樣電子在其路徑上不會被吸收或偏向，由機械真空泵、擴散泵和真空閥門等構(gòu)成，并通過抽氣管道與鏡筒相聯(lián)接。透射式電子顯微鏡因電子束穿透樣品后，再用電子透鏡成像放大而得名。它的光路與光學(xué)顯微鏡相仿，可以直接獲得一個樣本的投影。通過改變物鏡的透鏡系統(tǒng)人們可以直接放大物鏡的焦點的像。由此人們可以獲得電子衍射像。使用這個像可以分析樣本的晶體結(jié)構(gòu)。在這種電子顯微鏡中，圖像細(xì)節(jié)的對比度是由樣品的原子對電子束的散射形成的。由于電子需要穿過樣本，因此樣本必須非常薄。組成樣本的原子的原子量、加速電子的電壓和所希望獲得的分辨率決定樣本的厚度。樣本的厚度可以從數(shù)納米到數(shù)微米不等。原子量越高、電壓越低，樣本就必須越薄。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闌，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?xí)蛭针娮邮哪芰慷粨p傷或破壞。透射電鏡的分辨率為0.1～0.2nm，放大倍數(shù)為幾萬～幾十萬倍。由于電子易散射或被物體吸收，故穿透力低，必須制備更薄的超薄切片（通常為50～100nm）。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(fā)射出、通過diyi，第二兩個聚光鏡使電子束聚焦。電子束通過樣品后由物鏡成像于中間鏡上，再通過中間鏡和投影鏡逐級放大，成像于熒光屏或照相干版上。中間鏡主要通過對勵磁電流的調(diào)節(jié)，放大倍數(shù)可從幾十倍連續(xù)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。掃描電子顯微鏡的電子束不穿過樣品，僅以電子束盡量聚焦在樣本的一小塊地方，然后一行一行地掃描樣本。入射的電子導(dǎo)致樣本表面被激發(fā)出次級電子。顯微鏡觀察的是這些每個點散射出來的電子，放在樣品旁的閃爍晶體接收這些次級電子，通過放大后調(diào)制顯像管的電子束強度，從而改變顯像管熒光屏上的亮度。圖像為立體形象，反映了標(biāo)本的表面結(jié)構(gòu)。顯像管的偏轉(zhuǎn)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(yè)電視機的工作原理相類似。由于這樣的顯微鏡中電子不必透射樣本，因此其電子加速的電壓不必非常高。掃描式電子顯微鏡的分辨率主要決定于樣品表面上電子束的直徑。放大倍數(shù)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(xù)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(zhì)相互作用而產(chǎn)生的次級電子、吸收電子和X射線等信息分析物質(zhì)成分。掃描電子顯微鏡的制造是依據(jù)電子與物質(zhì)的相互作用。當(dāng)一束高能的人射電子轟擊物質(zhì)表面時，被激發(fā)的區(qū)域?qū)a(chǎn)生二次電子、俄歇電子、特征x射線和連續(xù)譜X射線、背散射電子、透射電子，以及在可見、紫外、紅外光區(qū)域產(chǎn)生的電磁輻射。同時，也可產(chǎn)生電子-空穴對、晶格振動（聲子）、電子振蕩（等離子體）。

贊(20)

回復(fù)(0)

評論

評論
登錄后參與評論

熱門問答

掃描電子顯微鏡與透射電子顯微鏡成像原理有何不同:

掃描電子顯微鏡與透射電子顯微鏡成像原理有什么不同？:

掃描電子顯微鏡和透射電子顯微鏡的效果有什么不同？: 我知道它們成像原理的區(qū)別，但是不知道它們照出來的圖片效果有什么不同。謝謝。

從原理上講，掃描電子顯微鏡與透射電子顯微鏡有什么區(qū)別和相似之處:

透射電子顯微鏡怎么成像

透射電子顯微鏡（Transmission Electron Microscope, TEM）作為現(xiàn)代科學(xué)研究中的一項重要工具，廣泛應(yīng)用于材料科學(xué)、生物學(xué)、化學(xué)等領(lǐng)域。它的工作原理和成像技術(shù)為我們揭示了物質(zhì)的微觀結(jié)構(gòu)，尤其是能夠深入到納米級別，觀察細(xì)胞內(nèi)部的精細(xì)結(jié)構(gòu)以及各類材料的晶體結(jié)構(gòu)。本文將詳細(xì)介紹透射電子顯微鏡如何進(jìn)行成像，探討其成像原理、過程及其優(yōu)勢，為理解其在科研中的重要作用提供清晰的視角。

透射電子顯微鏡的成像原理

透射電子顯微鏡通過利用電子束與樣品的相互作用進(jìn)行成像。與傳統(tǒng)光學(xué)顯微鏡不同，透射電子顯微鏡使用高能電子束而非光線，因為電子波長遠(yuǎn)小于可見光，從而能夠觀察到比光學(xué)顯微鏡更為細(xì)微的物質(zhì)結(jié)構(gòu)。當(dāng)電子束通過樣品時，部分電子被樣品中的原子散射或透過，另一部分則未受影響。通過檢測這些不同的電子束，電子顯微鏡能夠繪制出樣品的詳細(xì)影像。

成像過程

電子束的生成與聚焦透射電子顯微鏡的電子束通常由一個加速器產(chǎn)生并通過電磁透鏡聚焦成極細(xì)的電子束。加速后的電子束具有極高的能量，可以穿透很薄的樣品。
樣品的制備樣品必須足夠薄，以便電子束能夠透過。一般來說，樣品的厚度需要控制在100nm以下，這樣電子才能順利通過并獲得清晰的成像。
與樣品的相互作用當(dāng)電子束與樣品的原子發(fā)生相互作用時，部分電子會被散射，部分則通過樣品。這些散射電子和透過電子的不同程度為成像提供了信息。
成像與放大整個透射過程通過一系列的透鏡系統(tǒng)，將透過樣品的電子聚焦到熒光屏或相機上，從而形成樣品的高分辨率圖像。不同的電子透過樣品的路徑、散射程度以及強度變化構(gòu)成了圖像的細(xì)節(jié)。

透射電子顯微鏡的優(yōu)勢

高分辨率透射電子顯微鏡的大優(yōu)勢在于其超高的分辨率，能夠觀察到原子級別的細(xì)節(jié)。由于電子的波長比可見光波長短，它能揭示光學(xué)顯微鏡無法捕捉到的微觀結(jié)構(gòu)。
納米尺度觀察 TEM不僅能夠看到納米尺度的細(xì)節(jié)，還是觀察材料、細(xì)胞、病毒等微觀結(jié)構(gòu)的首選工具，廣泛應(yīng)用于科學(xué)研究及臨床診斷中。
多功能性除了成像，透射電子顯微鏡還可以進(jìn)行化學(xué)成分分析（如電子能量損失譜、X射線能譜等），進(jìn)一步提高了其應(yīng)用的廣泛性和準(zhǔn)確性。

結(jié)語

透射電子顯微鏡作為現(xiàn)代科研不可或缺的工具，其高分辨率和獨特的成像原理使其在微觀結(jié)構(gòu)觀察中具有無可替代的地位。無論是在材料科學(xué)還是生物學(xué)領(lǐng)域，TEM為我們提供了觀察微觀世界的新視角和深度，使我們得以深入探索細(xì)胞、材料和納米結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性。

2025-05-19 11:15:18 39 0

原子力顯微鏡，透射電子顯微鏡和掃描電子顯微鏡的分辨率各是多少:

掃描透射電子顯微鏡的優(yōu)點:

掃描電鏡的成像原理與透射電鏡有何不同？:

電子探針儀與掃描電子顯微鏡有何異同:

電子顯微鏡成像原理:

說明多光譜成像原理，與一般的數(shù)字成像有何不同:

掃描掃描隧道電子顯微鏡隧道顯微鏡工作原理是怎樣的:

掃描電子顯微鏡有何特點和用途:

北京哪能做掃描透射電子顯微鏡(STEM)測試:

背散射電子對掃描電子顯微鏡的成像作用

與光學(xué)顯微鏡不同，掃描電子顯微鏡（SEM）利用電子而不是光線生成所研究樣品的圖像。為了理解掃描電鏡的工作原理，我們必須了解背散射電子（BSEs）。

背散射電子是高能電子，可用于獲取樣品各元素分布的高分辨率圖像。

為了描述背散射電子是如何發(fā)揮作用的，可以假設(shè)圍繞地球旋轉(zhuǎn)的小行星不受萬有引力作用發(fā)生偏移回到太空。同樣，當(dāng)樣品被原子轟擊時，一些帶負(fù)電的電子不受帶正電的原子核吸引，被反射或“背散射”出樣品。

入射電子與原子核相互作用后散射示意圖

背散射電子的產(chǎn)生隨元素質(zhì)量的不同而不同。一般來說，較重的元素其原子核更大，對入射電子的偏轉(zhuǎn)作用比較輕的元素更強烈。因此，與較輕的元素（如硅，其原子序數(shù)Z=14）相比，較重的元素（如銀，其原子序數(shù)Z=47）在掃描電鏡成像中顯得更亮，因為更多的背散射電子從樣品表面射出。

掃描電鏡下的太陽能電池成像，與較輕元素硅相比，較重元素銀顯得更亮。

通常將探測器直接置于樣品上方檢測背散射電子，這種探測器由半導(dǎo)體材料構(gòu)成（通常是硅）。撞擊探測器的背散射電子激發(fā)硅電子，形成電子空穴對。半導(dǎo)體探測器只對高能電子敏感，因此可用于檢測背散射電子。

背散射電子產(chǎn)生的自由電子和電子空穴對可以在重組前被分離，從而產(chǎn)生電流。該電流可以通過電子電路進(jìn)行測量，Z終將其轉(zhuǎn)換為關(guān)于樣品元素信息的高分辨率圖像。

背散射電子圖像質(zhì)量可以根據(jù)研究人員的目標(biāo)隨意調(diào)節(jié)。例如，使用更高的加速電壓，電子穿透深度會增加，使得樣品表面的薄膜層難以觀察。如果研究人員想要研究樣品表面薄膜層，就必須使用較低加速電壓的入射電子束。

5kV 和15kV加速電壓下錫球樣品的及其上的碳泥片背散射電子成像。碳泥片很暗，在15kV的加速電壓下難以觀察。

背散射電子可用于獲取樣品元素的高分辨率圖像。通過清楚地了解背散射電子的工作原理和操縱變量，用戶可以獲取高分辨率圖像用于研究所需。

（來源：賽默飛世爾材料與結(jié)構(gòu)分析）

2020-02-06 11:39:35 1271 0