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电子显微镜仪器

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电子显微镜仪器
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电子显微镜,使用电子束而不是光束来照亮研究对象的高分辨率的显微镜。

冶金学:电子显微镜

在使用高能电子的细聚焦束检查金属方面已经取得了很大的进步。电子显微镜小号

历史

许多物理学家在20世纪第一季度的基础研究表明,可以以某种方式使用阴极射线(即电子)来提高显微镜的分辨率。1924年,法国物理学家路易斯·德布罗意(Louis de Broglie)开辟了道路,并提出了将电子束视为波动形式的建议。De Broglie推导了它们的波长公式,该公式表明,例如,对于加速60,000伏(或60千伏[k])的电子,有效波长为0.05埃(即),即绿色的1 / 100,000。光。如果可以在显微镜中使用此类波,则分辨率会大大提高。1926年证明,磁场或静电场可用作电子或其他带电粒子的透镜。这一发现开始了对电子光学的研究,并于1931年由德国电气工程师Max Knoll和Ernst Ruska设计了一个两透镜电子显微镜,该显微镜可以产生电子源的图像。1933年,建立了一个原始的电子显微镜,对标本而非电子源进行成像; 1935年,诺尔(Knoll)产生了固体表面的扫描图像。光学显微镜的分辨率很快就超过了。

德国物理学家曼弗雷德(Manfred),弗赖尔(男爵)·冯·阿登(Fon Ardenne)和英国电子工程师查尔斯·奥特利(Charles Oatley)奠定了透射电子显微镜(电子束穿过样本的过程)和扫描电子显微镜(其中电子束从其他样品中射出)的基础。电子,然后进行分析),最著名的记录在Ardenne的《Elektronen-Übermikroskopie》(1940年)一书中。在第二次世界大战期间,电子显微镜的进一步开发工作被推迟,但在1946年发明了柱头仪,从而推动了物镜的发展。

透射电子显微镜(TEM)可以对厚度不超过1微米的样本进行成像。高压电子显微镜类似于TEM,但在更高的电压下工作。扫描电子显微镜(SEM)用于在固体物体的表面上扫描电子束,以建立表面结构细节的图像。与SEM不同,环境扫描电子显微镜(ESEM)可以在大气中生成标本的扫描图像,并且适合研究潮湿标本,包括一些生物。

技术的结合产生了扫描透射电子显微镜(STEM),该技术结合了TEM和SEM的方法,以及电子探针显微分析仪或微探针分析仪,该分析仪可以使用以下方法对材料的成分进行化学分析:入射的电子束通过样品中的化学元素激发特征X射线的发射。这些X射线由仪器内置的光谱仪检测和分析。显微探针分析仪能够产生电子扫描图像,因此可以轻松地关联其结构和组成。

电子显微镜的另一种类型是场发射显微镜,其中使用强电场从安装在阴极射线管中的导线吸取电子。