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电子显微镜(electron microscope)
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R.虎克在17世纪中期制做的复式显微镜
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利用电子束对样品放大成像的显微镜,简称电镜。电镜的放大倍率可达百万,可分辨样品的最小细节为几个埃,而光学显微镜的放大倍率不过几千,其分辨率在理论上不能小于0.2微米,这是因为受光波波长的局限,
即可见光的波长不能小于4000埃。为此,它促使人们去寻找更短波长的照明物质。
根据波动学说,运动着的电子可以看作是一种电子波。电子运动的速度越高,电子波的波长越短。例如受200千伏高压加速的电子,其波长仅为0.025埃。这表明电子是一种理想的新光源。此外,20世纪20~30年代,证实了轴对称分布的电磁场具有能使电子束偏转、聚焦的作用,从而找到了相当于光学显微镜中的透镜──电子透镜。这就是具有高分辨率的电子显微镜产生的基础。
电子显微镜分为透射电镜和扫描电镜两大类 (见彩图显微镜 19世纪中期显微镜、显微镜 带自动照相机的光学显微镜、显微镜
装有场发射枪的扫描电子显微镜,分辨率为2nm、显微镜 |
| 超高压透射电子显微镜,加速电压可达到2000kV、显微镜
R.虎克在17世纪中期制做的复式显微镜、显微镜 20世纪初期的显微镜,数值孔径达1.4)。从性能方面看,光学显微镜不仅分辨率低,而且景深也很短。透射电镜具有极高的分辨率,但由于必须采用超薄样品(如厚度为几百甚至几十埃),所以景深的问题不突出。扫描电镜则在这个意义上填补了两者的空隙,即既有高分辨率,又有大景深(见表各类显微镜的光学参数)。注:此处所用电镜荧光屏尺寸为100平方毫米,观察者距荧光屏的位置为25厘米,人眼分辨率为0.2毫米。 |
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19世纪中期的显微镜 |
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20世纪初期的显微镜 |
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带自动照相机的光学显微镜
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透射电镜
原理 透射电镜的工作原理和普通光学显微镜非常相似,包括照明系统、成像系统和观察、照相室等。
扫描电镜
结构和原理 扫描电镜利用从块状样品表面收集到的信号电子成像,因此相当于一种“反射式”显微镜(个别情况下也可采用透射模式)。
发展方向
70年代以来,电镜的发展主要在:①不断提高分辨率,以求观察更精细的物质结构、微小的实体以至单个原子;②研制超高压电镜和特殊环境的样品室,以研究物体在自然状态下的形貌及动态性质;③研制能对样品进行综合分析(包括形态、结构和化学成分等)的设备。
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装有场发射枪的扫描电子显微镜
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超高压透射电子显微镜 |
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