光学显微镜、SEM、TEM的比较
物理实验技术中的纳米结构表征方法详解

物理实验技术中的纳米结构表征方法详解引言纳米材料的研究和应用在当今科学技术领域中占据着重要地位。
为了深入了解纳米结构的性质和特性,科研人员需要使用多种物理实验技术进行准确的表征。
本文将详细介绍一些常用的纳米结构表征方法。
一、扫描电子显微镜(SEM)扫描电子显微镜是一种非常常用的表征纳米结构的技术。
它可以通过扫描表面并测量电子的反射来获取样品表面形貌信息。
与传统光学显微镜相比,SEM具有更高的分辨率和更强的深度信息。
通过SEM观察纳米结构后,科研人员可以得到结构形貌和大小分布等重要参数。
二、原子力显微镜(AFM)原子力显微镜是一种基于原子力相互作用的表征技术。
它可以通过探针与样品之间的相互作用力来重建样品的表面拓扑结构。
相比SEM,AFM具有更高的分辨率和更直接的表征方式。
通过AFM观察,科研人员可以获得纳米结构的表面形貌、纳米尺度的力学性质以及局部电导率等重要信息。
三、透射电子显微镜(TEM)透射电子显微镜是一种利用电子束通过样品而获取样品内部结构信息的技术。
TEM具有非常高的分辨率,可达到纳米甚至亚纳米的级别。
通过TEM的观察,科研人员可以获得纳米结构的晶格结构、排列方式和成分分布等信息。
此外,TEM还可以用来观察纳米颗粒的生长过程和纳米材料的界面结构等。
四、X射线衍射(XRD)X射线衍射是一种利用光和物质之间的相互作用获取物质结构信息的技术。
通过照射样品并测量散射光的强度和角度,科研人员可以得到样品的晶体结构、晶格常数和晶体取向等信息。
在纳米结构的研究中,XRD技术常用于观察纳米薄膜的结晶度、纳米粒子的尺寸和晶相变化等。
五、拉曼光谱拉曼光谱是一种使用激光照射样品并测量散射光频率和强度的技术。
与XRD 不同,拉曼光谱技术更注重对物质分子振动信息的研究。
在纳米结构表征中,拉曼光谱可以提供纳米晶体的结构性信息、界面效应的改变以及纳米材料的表面等离子共振等信息。
结语纳米结构表征是研究和应用纳米材料的基础工作之一。
药学中的药物微观结构分析

药学中的药物微观结构分析药物微观结构分析是药学领域中非常重要的研究内容之一。
通过对药物的微观结构进行分析,可以全面了解药物的成分和相互作用等重要信息,为药物的研发和应用提供科学依据。
本文将介绍药物微观结构分析的方法和应用。
一、药物微观结构的分析方法1. 光学显微镜观察分析光学显微镜是最常用的药物微观结构分析工具之一。
通过光学显微镜可以观察到药物的形态结构,例如晶体形态、晶格结构等。
同时,还可以观察药物与其他成分之间的相互作用,比如溶解度、晶型转变等。
2. 扫描电子显微镜(SEM)观察分析扫描电子显微镜具有极高的分辨率,可以观察到药物的表面形态结构和微观形貌特征。
通过SEM分析,可以获得药物的表面形貌、孔隙结构以及晶体的形态特征等信息。
此外,还可以进行元素分析,以了解药物中各元素的分布情况。
3. 透射电子显微镜(TEM)观察分析透射电子显微镜可以观察到药物的内部结构和晶体结构。
通过TEM分析,可以获得药物的微观晶体结构、晶胞参数、晶粒尺寸等信息。
此外,还可以进行成分分析,以确定药物的化学组成。
4. X射线衍射(XRD)分析X射线衍射是一种常用的药物微观结构分析方法。
通过测定药物的衍射谱,可以确定药物的结晶相、晶胞参数、晶格结构等信息。
同时,还可以研究药物的晶型转变、晶体稳定性等问题。
5. 核磁共振(NMR)分析核磁共振是一种非常重要的分析方法,对药物微观结构的分析具有重要意义。
通过核磁共振技术,可以获得药物的分子结构、分子间作用力等信息,为药物的设计和优化提供重要依据。
二、药物微观结构分析的应用1. 药物研发药物微观结构分析为药物研发提供了重要的科学依据。
通过对药物微观结构的分析,可以了解药物的成分和相互作用,优化药物的药效和安全性。
2. 质量控制药物微观结构分析在药物的质量控制中扮演着重要角色。
通过分析药物的微观结构,可以确定药物的纯度、结晶性和稳定性等参数,确保药物的质量符合标准。
3. 药物相互作用研究药物微观结构的分析还可以用于研究药物之间的相互作用。
物理实验技术中的表面形貌与结构表征方法与实验技巧

物理实验技术中的表面形貌与结构表征方法与实验技巧导语:在物理学中,对于材料的表面形貌与结构的表征是十分重要的。
通过对材料表面形貌与结构的研究,我们可以深入了解物质的性质和行为,为材料设计和应用提供有效的依据。
本文将介绍一些在物理实验中广泛使用的表面形貌与结构表征方法和实验技巧。
一、光学显微镜光学显微镜是一种通过光线对材料进行表面形貌观察的常用工具。
它可以通过调节物镜和目镜的放大倍数,实现对不同尺度的表面形貌观察。
在使用光学显微镜时,一些实验技巧可以提高观察效果。
首先,要将待观察的材料放置在平整的载玻片上,避免形成影响观察的倾斜和凹凸不平的表面。
此外,如果观察透明材料,可以使用倾斜角度来获得更多信息。
二、扫描电子显微镜(SEM)扫描电子显微镜是一种高分辨率的表面形貌观察工具,具有优秀的空间分辨率和深度感。
它通过扫描电子束在材料表面来观察样品的表面形貌。
在使用SEM进行观察时,一些实验技巧可以提高图像质量。
首先,样品的准备非常关键。
应该确保样品表面的平整度,并避免存在尖锐的边缘,以免损坏电子束发射源。
其次,合适的电子束发射电流和加速电压也会影响观察效果。
正确选择这些参数可以得到清晰、高对比度的图像。
三、透射电子显微镜(TEM)透射电子显微镜是一种观察材料内部结构和纳米尺度表面结构的强大工具。
TEM利用电子束穿透样品,通过探测电子束的散射来提供高分辨率的图像。
在使用TEM进行观察时,需要一些实验技巧来保证观察效果。
首先,样品制备非常重要。
样品应该被制成薄片,以保证电子束能够穿透并获得高分辨率图像。
其次,选择合适的对比度增强剂可以提高图像质量。
最后,通过控制透射电镜的衍射模式和聚焦,可以进一步改善图像质量和观察效果。
四、大角度X射线散射(SAXS)大角度X射线散射技术可以用来表征材料的纳米尺度结构。
通过利用X射线与材料相互作用产生的散射模式,可以获得材料内部的结构信息。
在进行SAXS实验时,需要注意一些技巧来提高实验效果。
SEM TEM AFM三种显微镜的比较

SEM:扫描电子显微镜扫描电镜成像是利用细聚焦高能电子束在样件表面激发各种物理信号,如二次电子、背散射电子等,通过相应的检测器来检测这些信号,信号的强度与样品表面形貌有一定的对应关系,因此,可将其转换为视频信号来调制显像管的亮度得到样品表面形貌的图像。
主要是观察显微组织。
优点:1.能够直接观察样品表面的结构,样品的尺寸可大至 120mm×80mm×50mm。
2.样品制备过程简单,不用切成薄片。
3.样品可以在样品室中作三度空间的平移和旋转,因此,可以从各种角度对样品进行观察。
4.景深大,图象富有立体感。
扫描电镜的景深较光学显微镜大几百倍,比透射电镜大几十倍。
5.图象的放大范围广,分辨率也比较高。
可放大十几倍到几十万倍,它基本上包括了从放大镜、光学显微镜直到透射电镜的放大范围。
分辨率介于光学显微镜与透射电镜之间,可达 3nm。
6.电子束对样品的损伤与污染程度较小。
7.在观察形貌的同时,还可利用从样品发出的其他信号作微区成分分析缺点:1.异常反差。
由于荷电效应,二次电子发射受到不规则影响,造成图像一部分异常亮,另一部分变暗。
2.图像畸形。
由于静电场作用使电子束被不规则地偏转,结果造成图像畸变或出现阶段差。
3.图像漂移。
由于静电场作用使电子束不规则偏移引起图像的漂移。
4.亮点与亮线。
带电样品常常发生不规则放电,结果图像中出现不规则的亮点和亮线。
TEM:透射电子显微镜透射电镜是把经加速和聚焦的电子束投射到非常薄的样件上,电子与样品中的原子碰撞,而改变方向,从而产生立体角散射。
散射角的大小与样品的密度、厚度相关,因此,可以形成明暗不同的影像,影像将在放大、聚焦后在成像器件上显示出来。
主要观察超限微结构。
优点:光学镜和透射电子显微镜都使用用薄片的样品,而透射电子显微镜的优点是,它比光学显微镜更大程度的放大标本,如放大 10000 倍或以上是可能的,这使科学家可以看到非常小的结构。
对于生物学家,如线粒体和细胞器细胞,内部运作都清晰可见。
SEM TEM AFM三种显微镜的比较

SEM:扫描电子显微镜扫描电镜成像是利用细聚焦高能电子束在样件表面激发各种物理信号,如二次电子、背散射电子等,通过相应的检测器来检测这些信号,信号的强度与样品表面形貌有一定的对应关系,因此,可将其转换为视频信号来调制显像管的亮度得到样品表面形貌的图像。
主要是观察显微组织。
优点:1.能够直接观察样品表面的结构,样品的尺寸可大至 120mm×80mm×50mm。
2.样品制备过程简单,不用切成薄片。
3.样品可以在样品室中作三度空间的平移和旋转,因此,可以从各种角度对样品进行观察。
4.景深大,图象富有立体感。
扫描电镜的景深较光学显微镜大几百倍,比透射电镜大几十倍。
5.图象的放大范围广,分辨率也比较高。
可放大十几倍到几十万倍,它基本上包括了从放大镜、光学显微镜直到透射电镜的放大范围。
分辨率介于光学显微镜与透射电镜之间,可达 3nm。
6.电子束对样品的损伤与污染程度较小。
7.在观察形貌的同时,还可利用从样品发出的其他信号作微区成分分析缺点:1.异常反差。
由于荷电效应,二次电子发射受到不规则影响,造成图像一部分异常亮,另一部分变暗。
2.图像畸形。
由于静电场作用使电子束被不规则地偏转,结果造成图像畸变或出现阶段差。
3.图像漂移。
由于静电场作用使电子束不规则偏移引起图像的漂移。
4.亮点与亮线。
带电样品常常发生不规则放电,结果图像中出现不规则的亮点和亮线。
TEM:透射电子显微镜透射电镜是把经加速和聚焦的电子束投射到非常薄的样件上,电子与样品中的原子碰撞,而改变方向,从而产生立体角散射。
散射角的大小与样品的密度、厚度相关,因此,可以形成明暗不同的影像,影像将在放大、聚焦后在成像器件上显示出来。
主要观察超限微结构。
优点:光学镜和透射电子显微镜都使用用薄片的样品,而透射电子显微镜的优点是,它比光学显微镜更大程度的放大标本,如放大 10000 倍或以上是可能的,这使科学家可以看到非常小的结构。
对于生物学家,如线粒体和细胞器细胞,内部运作都清晰可见。
扫描电镜SEM&透射电镜TEM简介

扫描电镜SEM&透射电镜TEM简介1. 光学显微镜以可见光为介质,电子显微镜以电子束为介质,由于电子束波长远较可见光小,故电子显微镜分辨率远比光学显微镜高。
光学显微镜放大倍率最高只有约1500倍,扫描式显微镜可放大到10000倍以上。
2. 根据de Broglie波动理论,电子的波长仅与加速电压有关:λe=h / mv= h / (2qmV)1/2=12.2 / (V)1/2 (Å)在 10 KV 的加速电压之下,电子的波长仅为0.12Å,远低于可见光的4000 - 7000Å,所以电子显微镜分辨率自然比光学显微镜优越许多,但是扫描式电子显微镜的电子束直径大多在50-100Å之间,电子与原子核的弹性散射 (Elastic Scattering) 与非弹性散射(Inelastic Scattering) 的反应体积又会比原有的电子束直径增大,因此一般穿透式电子显微镜的分辨率比扫描式电子显微镜高。
3. 扫描式显微镜有一重要特色是具有超大的景深(depth of field),约为光学显微镜的300倍,使得扫描式显微镜比光学显微镜更适合观察表面起伏程度较大的样品。
4. 扫描式电子显微镜,其系统设计由上而下,由电子枪 (Electron Gun) 发射电子束,经过一组磁透镜聚焦 (Condenser Lens) 聚焦后,用遮蔽孔径 (Condenser Aperture) 选择电子束的尺寸(Beam Size)后,通过一组控制电子束的扫描线圈,再透过物镜 (Objective Lens) 聚焦,打在样品上,在样品的上侧装有讯号接收器,用以择取二次电子 (Secondary Electron) 或背向散射电子 (Backscattered Electron) 成像。
5. 电子枪的必要特性是亮度要高、电子能量散布 (Energy Spread) 要小,目前常用的种类计有三种,钨(W)灯丝、六硼化镧(LaB6)灯丝、场发射 (Field Emission),不同的灯丝在电子源大小、电流量、电流稳定度及电子源寿命等均有差异。
光学显微镜和电子显微镜的分辨率比较

光学显微镜和电子显微镜的分辨率比较光学显微镜和电子显微镜是两种常见的显微镜,被广泛应用于生物学、医学、材料科学等领域的研究。
虽然它们都能够扩大物体的细节,但在分辨率方面存在显著差异。
本文将对光学显微镜和电子显微镜的分辨率进行比较,并探讨其差异和应用领域。
光学显微镜是一种利用光的传播和折射原理的显微镜。
其分辨率受到光的波长限制,常见的最高分辨率约为几百纳米。
这是因为可见光的波长范围在400到700纳米之间,物体的细节受到光的散射和衍射影响,限制了显微镜的分辨力。
因此,无论显微镜的其他性能如何,光学显微镜无法解析小于光的波长的细节。
与之相比,电子显微镜利用了电子束而不是光束。
由于电子的波长比可见光短得多,电子显微镜可以提供比光学显微镜更高的分辨率。
电子束的波长通常在纳米和皮米级别,因此电子显微镜的分辨率可达到亚纳米级别,甚至更好。
电子显微镜有两种常见的类型,即传统的透射电子显微镜(TEM)和扫描电子显微镜(SEM)。
在TEM中,电子束通过样本,形成投影图像。
这种显微镜的分辨率通常在纳米级别,并可提供原子级分辨率。
相比之下,SEM将电子束聚焦在样本表面,通过扫描获取样本表面的形貌信息。
SEM的分辨率通常略低于TEM,但仍可达到几纳米级别。
除了分辨率的差异外,光学显微镜和电子显微镜还有其他的不同之处。
首先,光学显微镜使用常见的可见光作为光源,而电子显微镜使用的是束缚电子源。
其次,对于光学显微镜,样本准备相对简单,可以直接观察生物细胞和组织切片等,而电子显微镜对样本的制备有更高的要求,需要特殊的样品制备技术,如薄切片、金属喷涂等。
此外,电子显微镜一般需要在真空环境下操作,而光学显微镜则不受此限制。
根据分辨率和特点的差异,光学显微镜和电子显微镜在不同领域有不同的应用。
光学显微镜广泛应用于生物学和医学领域,可以观察到细胞、细菌、组织结构等生物样本的细节。
电子显微镜则在材料科学、纳米科学和凝聚态物理等领域发挥着重要作用。
20种常见材料测试方法介绍

测试方法原理集锦1、透射电子显微镜在光学显微镜下无法看清小于0.2µm的细微结构,这些结构称为亚显微结构(submicroscopic structures)或超微结构(ultramicroscopic structures;ultrastructures)。
要想看清这些结构,就必须选择波长更短的光源,以提高显微镜的分辨率。
1932年Ruska发明了以电子束为光源的透射电子显微镜(transmission electron microscope,TEM),电子束的波长要比可见光和紫外光短得多,并且电子束的波长与发射电子束的电压平方根成反比,也就是说电压越高波长越短。
目前TEM的分辨力可达0.2nm。
电子显微镜(图2-12)与光学显微镜的成像原理基本一样,所不同的是前者用电子束作光源,用电磁场作透镜。
另外,由于电子束的穿透力很弱,因此用于电镜的标本须制成厚度约50nm左右的超薄切片。
这种切片需要用超薄切片机(ultramicrotome)制作。
电子显微镜的放大倍数最高可达近百万倍、由电子照明系统、电磁透镜成像系统、真空系统、记录系统、电源系统等5部分构成。
表2-2不同光源的波长名称可见光紫外光X射线α射线电子束0.1Kv10Kv波长(nm)390~76013~3900.05~130.005~10.1230.0122500){this.res ized=true;this.style.width=500;}"border=0>图2-12JEM-1011透射电子显微镜光学显微镜、TEM、SEM成像原理比较光学显微镜、TEM、SEM成像原理比较2、扫描电子显微镜图2-17JEOL扫描电子显微镜扫描电子显微镜(scanning electron microscope,SEM,图2-17、18、19)于20世纪60年代问世,用来观察标本的表面结构。
其工作原理是用一束极细的电子束扫描样品,在样品表面激发出次级电子,次级电子的多少与电子束入射角有关,也就是说与样品的表面结构有关,次级电子由探测体收集,并在那里被闪烁器转变为光信号,再经光电倍增管和放大器转变为电信号来控制荧光屏上电子束的强度,显示出与电子束同步的扫描图像。
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光学显微镜、TEM、SEM成像原理比较(一)、透射电子显微镜1、基本原理在光学显微镜下无法看清小于0.2µm的细微结构,这些结构称为亚显微结构(submicroscopic structures)或超微结构(ultramicroscopic structures;ultrastructures)。
要想看清这些结构,就必须选择波长更短的光源,以提高显微镜的分辨率。
1932年Ruska发明了以电子束为光源的透射电子显微镜(transmission electron microscope,TEM),电子束的波长要比可见光和紫外光短得多,并且电子束的波长与发射电子束的电压平方根成反比,也就是说电压越高波长越短。
目前TEM的分辨力可达0.2nm。
电子显微镜(图2-12)与光学显微镜的成像原理基本一样,所不同的是前者用电子束作光源,用电磁场作透镜。
另外,由于电子束的穿透力很弱,因此用于电镜的标本须制成厚度约50nm左右的超薄切片。
这种切片需要用超薄切片机(ultramicrotome)制作。
电子显微镜的放大倍数最高可达近百万倍、由电子照明系统、电磁透镜成像系统、真空系统、记录系统、电源系统等5部分构成。
表2-2不同光源的波长名称可见光紫外光X射线α射线电子束0.1Kv10Kv波长(nm)390~76013~3900.05~130.005~10.1230.0122扫描电子显微镜(scanning electron microscope,SEM)于20世纪60年代问世,用来观察标本的表面结构。
其工作原理是用一束极细的电子束扫描样品,在样品表面激发出次级电子,次级电子的多少与电子束入射角有关,也就是说与样品的表面结构有关,次级电子由探测体收集,并在那里被闪烁器转变为光信号,再经光电倍增管和放大器转变为电信号来控制荧光屏上电子束的强度,显示出与电子束同步的扫描图像。
图像为立体形象,反映了标本的表面结构。
为了使标本表面发射出次级电子,标本在固定、脱水后,要喷涂上一层重金属微粒,重金属在电子束的轰击下发出次级电子信号。
目前扫描电镜(SEM)的分辨力为6~10nm,人眼能够区别荧光屏上两个相距0.2mm的光点,则扫描电镜的最大有效放大倍率为0.2mm/10nm=20000X。
电子显微镜技术目前,电子显微镜技术(electron microscopy)已成为研究机体微细结构的重要手段。
常用的有透射电镜(transmission electron microscope,TEM)和扫描电子显微镜 (scanning electron microscope,SEM)。
与光镜相比电镜用电子束代替了可见光,用电磁透镜代替了光学透镜并使用荧光屏将肉眼不可见电子束成像。
成像原理1、透射电镜技术(TEM)透射电镜是以电子束透过样品经过聚焦与放大后所产生的物像,投射到荧光屏上或照相底片上进行观察。
透射电镜的分辨率为0.1~0.2nm,放大倍数为几万~几十万倍。
由于电子易散射或被物体吸收,故穿透力低,必须制备更薄的超薄切片(通常为50~100nm)。
其制备过程与石蜡切片相似,但要求极严格。
要在机体死亡后的数分钟钓取材,组织块要小(1立方毫米以内),常用戊二醛和饿酸进行双重固定树脂包埋,用特制的超薄切片机(ultramicrotome)切成超薄切片,再经醋酸铀和柠檬酸铅等进行电子染色。
电子束投射到样品时,可随组织构成成分的密度不同而发生相应的电子发射,如电子束投射到质量大的结构时,电子被散射的多,因此投射到荧光屏上的电子少而呈暗像,电子照片上则呈黑色。
称电子密度高(electron dense)。
反之,则称为电子密度低(electron lucent)。
2、扫描电镜术扫描电镜是用极细的电子束在样品表面扫描,将产生的二次电子用特制的探测器收集,形成电信号运送到显像管,在荧光屏上显示物体。
(细胞、组织)表面的立体构像,可摄制成照片。
扫描电镜样品用戊二醛和饿酸等固定,经脱水和临界点干燥后,再于样品表面喷镀薄层金膜,以增加二波电子数。
扫描电镜能观察较大的组织表面结构,由于它的景深长,1mm左右的凹凸不平面能清所成像,故放样品图像富有立体感。
扫描电子显微镜扫描电子显微镜的设计思想和工作原理,早在1935年便已被提出来了。
1942年,英国首先制成一台实验室用的扫描电镜,但由于成像的分辨率很差,照相时间太长,所以实用价值不大。
经过各国科学工作者的努力,尤其是随着电子工业技术水平的不断发展,到1956年开始生产商品扫描电镜。
近数十年来,扫描电镜已广泛地应用在生物学、医学、冶金学等学科的领域中,促进了各有关学科的发展。
一.扫描电镜的特点和光学显微镜及透射电镜相比,扫描电镜具有以下特点:(一)能够直接观察样品表面的结构,样品的尺寸可大至120mm×80mm×50mm。
(二)样品制备过程简单,不用切成薄片。
(三)样品可以在样品室中作三度空间的平移和旋转,因此,可以从各种角度对样品进行观察。
(四)景深大,图象富有立体感。
扫描电镜的景深较光学显微镜大几百倍,比透射电镜大几十倍。
(五)图象的放大范围广,分辨率也比较高。
可放大十几倍到几十万倍,它基本上包括了从放大镜、光学显微镜直到透射电镜的放大范围。
分辨率介于光学显微镜与透射电镜之间,可达3nm。
(六)电子束对样品的损伤与污染程度较小。
(七)在观察形貌的同时,还可利用从样品发出的其他信号作微区成分分析。
二.扫描电镜的结构和工作原理(一)结构1.镜筒镜筒包括电子枪、聚光镜、物镜及扫描系统。
其作用是产生很细的电子束(直径约几个nm),并且使该电子束在样品表面扫描,同时激发出各种信号。
2.电子信号的收集与处理系统在样品室中,扫描电子束与样品发生相互作用后产生多种信号,其中包括二次电子、背散射电子、X射线、吸收电子、俄歇(Auger)电子等。
在上述信号中,最主要的是二次电子,它是被入射电子所激发出来的样品原子中的外层电子,产生于样品表面以下几nm至几十nm的区域,其产生率主要取决于样品的形貌和成分。
通常所说的扫描电镜像指的就是二次电子像,它是研究样品表面形貌的最有用的电子信号。
检测二次电子的检测器(图15(2)的探头是一个闪烁体,当电子打到闪烁体上时,1就在其中产生光,这种光被光导管传送到光电倍增管,光信号即被转变成电流信号,再经前置放大及视频放大,电流信号转变成电压信号,最后被送到显像管的栅极。
3.电子信号的显示与记录系统扫描电镜的图象显示在阴极射线管(显像管)上,并由照相机拍照记录。
显像管有两个,一个用来观察,分辨率较低,是长余辉的管子;另一个用来照相记录,分辨率较高,是短余辉的管子。
4.真空系统及电源系统扫描电镜的真空系统由机械泵与油扩散泵组成,其作用是使镜筒内达到 10(4~10(5托的真空度。
电源系统供给各部件所需的特定的电源。
(二)工作原理从电子枪阴极发出的直径20(m~30(m的电子束,受到阴阳极之间加速电压的作用,射向镜筒,经过聚光镜及物镜的会聚作用,缩小成直径约几毫微米的电子探针。
在物镜上部的扫描线圈的作用下,电子探针在样品表面作光栅状扫描并且激发出多种电子信号。
这些电子信号被相应的检测器检测,经过放大、转换,变成电压信号,最后被送到显像管的栅极上并且调制显像管的亮度。
显像管中的电子束在荧光屏上也作光栅状扫描,并且这种扫描运动与样品表面的电子束的扫描运动严格同步,这样即获得衬度与所接收信号强度相对应的扫描电子像,这种图象反映了样品表面的形貌特征。
第二节扫描电镜生物样品制备技术大多数生物样品都含有水分,而且比较柔软,因此,在进行扫描电镜观察前,要对样品作相应的处理。
扫描电镜样品制备的主要要求是:尽可能使样品的表面结构保存好,没有变形和污染,样品干燥并且有良好导电性能。
一.样品的初步处理(一)取材取材的基本要求和透射电镜样品制备相同,可参考第十四章超薄切片技术中所提的要求。
但是,对扫描电镜来说,样品可以稍大些,面积可达8mm×8mm,厚度可达5mm。
对于易卷曲的样品如血管、胃肠道粘膜等,可固定在滤纸或卡片纸上,以充分暴露待观察的组织表面。
(二)样品的清洗用扫描电镜观察的部位常常是样品的表面,即组织的游离面。
由于样品取自活体组织,其表面常有血液、组织液或粘液附着,这会遮盖样品的表面结构,影响观察。
因此,在样品固定之前,要将这些附着物清洗干净。
清洗的方法有以下几种:1.用等渗的生理盐水或缓冲液清洗;2.用5%的苏打水清洗;3.用超声震荡或酶消化的方法进行处理。
例如清洗肠粘膜表面的粘液,可用下面的方法:清洗液配方:透明质酸酶 300 (gα—糜蛋白酶 10 mg生理盐水 100 ml清洗液的pH为5.5~6。
清洗的方法是将样品浸泡在配好的清洗液中,边浸泡边震荡30分钟,最后用双蒸水洗3次。
无论用哪种清洗方法,注意在清洗时不要损伤样品。
(三)固定固定所用的试剂和透射电镜样品制备相同,常用戊二醛及锇酸双固定。
由于样品体积较大,固定时间应适当延长。
也可用快速冷冻固定。
(四)脱水样品经漂洗后用逐级增高浓度的酒精或丙酮脱水,然后进入中间液,一般用醋酸异戊酯作中间液。
二.样品的干燥扫描电镜观察样品要求在高真空中进行。
无论是水或脱水溶液,在高真空中都会产生剧烈地汽化,不仅影响真空度、污染样品,还会破坏样品的微细结构。
因此,样品在用电镜观察之前必须进行干燥。
干燥的方法有以下几种:(一)空气干燥法空气干燥法又称自然干燥法,就是将经过脱水的样品,让其暴露在空气中使脱水剂逐渐挥发干燥。
这种方法的最大优点是简便易行和节省时间;它的主要缺点是在干燥过程中,组织会由于脱水剂挥发时表面张力的作用而产生收缩变形。
因此,该方法一般只适用于表面较为坚硬的样品。
(二)临界点干燥法临界点干燥法是利用物质在临界状态时,其表面张力等于零的特性,使样品的液体完全汽化,并以气体方式排掉,来达到完全干燥的目的。
这样就可以避免表面张力的影响,较好地保存样品的微细结构。
此法操作较为方便,所用的时间也不算长,一般约2~3小时即可完成,所以是最为常用的干燥方法。
但用此法,需要特殊仪器设备。
临界点干燥是在临界点干燥仪中进行的,操作步骤如下:1.固定、脱水:按常规方法进行。
如样品是用乙醇脱水的,在脱水至100%后,要用纯丙酮置换15~20分钟。
2.转入中间液:由纯丙酮转入中间液醋酸异戊酯中,时间约15~30分钟。
3.移至样品室:将样品从醋酸异戊酯中取出,放入样品盒,然后移至临界点干燥仪的样品室内,盖上盖并拧紧以防漏气。
4.用液体二氧化碳置换醋酸异戊酯:在达到临界状态(31(C , 72.8大气压)后,将温度再升高10(C,使液体二氧化碳气化,然后打开放气阀门,逐渐排出气体,样品即完全干燥。