电子显微镜的分类和应用

1、电电 子子 显显 微微 镜镜 的的 分分 类类 及及 应应 用用一、电子显微镜的特点和分类一、电子显微镜的特点和分类二、电子显微镜的应用领域二、电子显微镜的应用领域主要内容主要内容电子显微镜电子显微镜透射电子显微镜透射电子显微镜扫描电子显微镜扫描电子显微镜（通常用的）（通常用的）（SEM）（TEM）电子显微镜的分类电子显微镜的分类透射电子显微镜是以波长极短的电子束作为照明源，用电磁透透射电子显微镜是以波长极短的电子束作为照明源，用电磁透镜聚焦成像的一种高分辨率、高放大倍数的电子光学仪器。镜聚焦成像的一种高分辨率、高放大倍数的电子光学仪器。 透射电子显微镜的成像原理透射电子显微镜的成像原理透射式

2、电子显微镜镜筒的顶部是电子枪，电子由钨丝热阴极发射出、透射式电子显微镜镜筒的顶部是电子枪，电子由钨丝热阴极发射出、通过第一，第二两个聚光镜使电子束聚焦。电子束通过样品后由物镜通过第一，第二两个聚光镜使电子束聚焦。电子束通过样品后由物镜成像于中间镜上，再通过中间镜和投影镜逐级放大，成像于荧光屏或成像于中间镜上，再通过中间镜和投影镜逐级放大，成像于荧光屏或照相干版上。中间镜主要通过对励磁电流的调节，放大倍数可从几十照相干版上。中间镜主要通过对励磁电流的调节，放大倍数可从几十倍连续地变化到几十万倍；改变中间镜的焦距，即可在同一样品的微倍连续地变化到几十万倍；改变中间镜的焦距，即可在同一样品的微小部位

3、上得到电子显微像和电子衍射图像。（来自百度文库）小部位上得到电子显微像和电子衍射图像。（来自百度文库） 电子枪工作原理电子枪工作原理照明系统光路图照明系统光路图透射电子显微镜的结构透射电子显微镜的结构透射电子显微镜透射电子显微镜照明系统照明系统成像系统成像系统观察记录系统观察记录系统由机械泵和扩散泵完成由机械泵和扩散泵完成新型电镜用离子泵提高真空速度新型电镜用离子泵提高真空速度电子枪加速电子用小电流高电压电源电子枪加速电子用小电流高电压电源透镜激磁用大电流低压电源透镜激磁用大电流低压电源EDS（能量散射光谱仪）（能量散射光谱仪）WDSEELS电子光学系统电子光学系统 真空系统真空系统供电控制系

4、统供电控制系统附加仪器系统附加仪器系统（镜筒）（镜筒）透射电镜的结构图示透射电镜的结构图示由透射电子显微镜拍摄的葡萄由透射电子显微镜拍摄的葡萄球菌细胞球菌细胞, 放大倍数放大倍数 50000第一台实际工作的透射电子显微镜第一台实际工作的透射电子显微镜现在在德国慕尼黑的的遗址博物馆现在在德国慕尼黑的的遗址博物馆 扫描电子显微镜的成像原理扫描电子显微镜的成像原理扫描电镜是用聚焦电子束在试样表面逐点扫描成像。试样扫描电镜是用聚焦电子束在试样表面逐点扫描成像。试样为块状或粉末颗粒，成像信号可以是二次电子、背散射电为块状或粉末颗粒，成像信号可以是二次电子、背散射电子或吸收电子。其中二次电子是最主要的成像

5、信号。由电子或吸收电子。其中二次电子是最主要的成像信号。由电子枪发射的能量为子枪发射的能量为535keV 的电子，以其交叉斑作为电的电子，以其交叉斑作为电子源，经二级聚光镜及物镜的缩小形成具有一定能量、一子源，经二级聚光镜及物镜的缩小形成具有一定能量、一定束流强度和束斑直径的微细电子束，在扫描线圈驱动下，定束流强度和束斑直径的微细电子束，在扫描线圈驱动下，于试样表面按一定时间、空间顺序作栅网式扫描。聚焦电于试样表面按一定时间、空间顺序作栅网式扫描。聚焦电子束与试样相互作用，产生二次电子发射（以及其它物理子束与试样相互作用，产生二次电子发射（以及其它物理信号），二次电子发射量随试样表面形貌而变化

6、。二次电信号），二次电子发射量随试样表面形貌而变化。二次电子信号被探测器收集转换成电讯号，经视频放大后输入到子信号被探测器收集转换成电讯号，经视频放大后输入到显像管栅极，调制与入射电子束同步扫描的显像管亮度，显像管栅极，调制与入射电子束同步扫描的显像管亮度，得到反映试样表面形貌的二次电子像。得到反映试样表面形貌的二次电子像。 扫描电子显微镜结构扫描电子显微镜结构扫描电子显微镜扫描电子显微镜真空泵真空泵真空柱真空柱次级电子探测器次级电子探测器 X射线能谱分析仪射线能谱分析仪 电子枪电子枪聚光镜（第一、第二聚光镜和物镜）聚光镜（第一、第二聚光镜和物镜）物镜光阑物镜光阑观察和记录系统观察和记录系统真

7、空系统真空系统 成像系统成像系统电子光学系统电子光学系统供电控制系统供电控制系统高压发生装置高压发生装置高压油箱高压油箱 人类细胞人类细胞放大放大5000倍的硅藻倍的硅藻七层聚酯纤维片七层聚酯纤维片 石棉纤维石棉纤维项目扫描电镜透射电镜分辨本领70100 2 发大倍数2040万倍万倍100万倍万倍加速电压150 KV几十千伏几百千伏几十千伏几百千伏图像特点景深长、三维立体结构景深长、三维立体结构景深小、两维平面结构景深小、两维平面结构样品制备固定固定-脱水脱水-临界点干燥临界点干燥-喷涂金属喷涂金属固定固定-脱水脱水-包埋包埋-超薄切片超薄切片-重金属染重金属染色色样品尺寸1cm350100n

8、m切片切片样品损伤光斑直径只有几十埃的电子束在光斑直径只有几十埃的电子束在样品上扫描，对样品损伤极小样品上扫描，对样品损伤极小大约大约1m直径电子束打到样品上，造直径电子束打到样品上，造成一定程度损伤成一定程度损伤样品成像信号二次电子、背散射电子二次电子、背散射电子透射电子透射电子发大倍数调节用衰减器改变扫描线圈电流，进用衰减器改变扫描线圈电流，进行放大率调节行放大率调节调整中间镜电流改变放大率调整中间镜电流改变放大率决定分辨率因素入射电子束直径决定图像分辨率。入射电子束直径决定图像分辨率。加速电压、透镜缩小率、电源稳加速电压、透镜缩小率、电源稳定度及像差决定电子束斑直定度及像差决定电子束斑直

9、径径加速电压、电源稳定度、像差、样品加速电压、电源稳定度、像差、样品厚度等影响分辨率厚度等影响分辨率 材料学中应用材料学中应用（材料分析）（材料分析）断口观察断口观察偏析研究偏析研究彩金彩金研究研究K金金研究研究医学中应用医学中应用病理诊断病理诊断细胞培养细胞培养修复移植材修复移植材料在周围组料在周围组织的扩散情织的扩散情况况结石成分结石成分分析分析法学鉴别中应用法学鉴别中应用铁质文物保护铁质文物保护枪弹残余物分析枪弹残余物分析头发等中的微量头发等中的微量元素分析元素分析 文件真伪鉴别文件真伪鉴别 生物学中应用生物学中应用动物动物/人体人体软组织软组织 珍珠鉴别珍珠鉴别 微生物观察微生物观察动

10、物动物/人体人体骨骼骨骼 指导老师指导老师 毛翔宇毛翔宇版权所有版权所有 侵权必究侵权必究病理检查的手段病理检查的手段很多很多,如如:HE 常规检查、特殊染色常规检查、特殊染色(组织化组织化学学) 、免疫组化、原位分子杂交、聚合酶链反应、免疫组化、原位分子杂交、聚合酶链反应( PCR) 、电镜检查电镜检查、病理图像分析、流式细胞仪检查、细胞培养等。、病理图像分析、流式细胞仪检查、细胞培养等。但是但是电镜检查起决定性作用，因为电镜检查起决定性作用，因为电镜可以发现特异性超电镜可以发现特异性超微结构信息而做出最后病理诊断。微结构信息而做出最后病理诊断。朗格汉斯细胞组织细胞增朗格汉斯细胞组织细胞增生

11、症生症:见双模构成的似网球见双模构成的似网球拍状的颗粒拍状的颗粒转移癌转移癌:瘤细胞大、长圆形瘤细胞大、长圆形,胞胞核大、梭形核大、梭形,核膜不平滑核膜不平滑,显著显著增大的核质比质膜间有桥粒样增大的核质比质膜间有桥粒样连接连接,胞质含少许欠发达的细胞胞质含少许欠发达的细胞器器,网栏状大核仁网栏状大核仁,两团染色质两团染色质间颗粒间颗粒腐蚀断口观察腐蚀断口观察曲轴断口微观形貌曲轴断口微观形貌 (a)疲惫条纹处疲惫条纹处 (b)断裂源处断裂源处 研究金属断裂面的学科，是断裂学科的组成部分。金属破断后获研究金属断裂面的学科，是断裂学科的组成部分。金属破断后获得的一对相互匹配的断裂表面及其外观形貌，

12、称断口。在很多情得的一对相互匹配的断裂表面及其外观形貌，称断口。在很多情况下况下,利用宏观观察就可以判定断裂的性质、起始位置和裂纹扩展利用宏观观察就可以判定断裂的性质、起始位置和裂纹扩展路径。但如果要对断裂起点附近进行细致研究，分析断裂原因和路径。但如果要对断裂起点附近进行细致研究，分析断裂原因和断裂机制，还必须进行微观观察。（来自中国显微图像网）断裂机制，还必须进行微观观察。（来自中国显微图像网）合金中各组成元素在结晶时分布不均匀的现象称为偏析。合金中各组成元素在结晶时分布不均匀的现象称为偏析。焊接熔池一次结晶过程中，由于冷却速度快，已凝固的焊焊接熔池一次结晶过程中，由于冷却速度快，已凝固的

13、焊缝金属中化学成分来不及扩散，造成分布不均，产生偏析。缝金属中化学成分来不及扩散，造成分布不均，产生偏析。下图是针对软硬交错、研磨性高的地层设计了一种新型人下图是针对软硬交错、研磨性高的地层设计了一种新型人造金刚石混合孕镶块。用新型孕镶块制造的新型孕镶块阶造金刚石混合孕镶块。用新型孕镶块制造的新型孕镶块阶梯钻头的机械钻速比一般钻头提高梯钻头的机械钻速比一般钻头提高56%73%，进尺也有，进尺也有较大提高。（来自较大提高。（来自CHINA PETROLEUM MACHINERY1999年年 第第27卷卷 第第10期期 Vol.27 No.10 1999）Co98%P2% 合金金相图合金金相图 （

14、方框内为晶界（方框内为晶界偏析磷化物）偏析磷化物） Co58.8%Ni39.2%P2%合金金相图合金金相图 （方框内为晶界偏析磷（方框内为晶界偏析磷化物）化物） 彩金，又称彩色金。即具有紫红、红、粉红、橙、彩金，又称彩色金。即具有紫红、红、粉红、橙、绿、蓝、褐及黑色的开金。它们是用金加入铜、铝、绿、蓝、褐及黑色的开金。它们是用金加入铜、铝、银、钴、钯、铁、镉、镍等金属熔炼而成。颜色越银、钴、钯、铁、镉、镍等金属熔炼而成。颜色越是奇特的彩金，如黑色、蓝色者，其价格越是昂贵。是奇特的彩金，如黑色、蓝色者，其价格越是昂贵。（来自百度文库）（来自百度文库）K金金(或开金或开金)是黄金与其他金属熔合而成

15、的合金。是黄金与其他金属熔合而成的合金。K金饰品的特点是用金饰品的特点是用金量少、成本低，又可配制成各种颜色，且不易变形和磨损。金量少、成本低，又可配制成各种颜色，且不易变形和磨损。K金按金按含金量多少又分含金量多少又分24K金、金、22K金、金、18K金、金、9K金等。我国市场上最多金等。我国市场上最多见的见的“18K 金金”，其含金量为，其含金量为184.166675%，饰品上应打上的印，饰品上应打上的印记为记为“18K”或或“750”。细胞培养细胞培养细胞培养细胞培养技术也叫细胞克隆技术，在生物学中的正规名词为细细胞培养细胞培养技术也叫细胞克隆技术，在生物学中的正规名词为细胞培养技术。细

16、胞培养，既包括微生物细胞的培养，细胞培养技术可以胞培养技术。细胞培养，既包括微生物细胞的培养，细胞培养技术可以由一个细胞经过大量培养成为简单的单细胞或极少分化的多细胞，这是由一个细胞经过大量培养成为简单的单细胞或极少分化的多细胞，这是克隆技术必不可少的环节，而且细胞培养本身就是细胞的克隆。通过细克隆技术必不可少的环节，而且细胞培养本身就是细胞的克隆。通过细胞培养得到大量的细胞或其代谢产物胞培养得到大量的细胞或其代谢产物293T细胞细胞293T细胞细胞铁质文物的保护一直以来都是文物保护工作的重要分支之一。由于铁质文物铁质文物的保护一直以来都是文物保护工作的重要分支之一。由于铁质文物易腐蚀，出土后

17、若保存环境不当，很快就会产生大面积的锈蚀，故而铁质文物易腐蚀，出土后若保存环境不当，很快就会产生大面积的锈蚀，故而铁质文物的保护要求在文物出土后应及时进行。又由于铁元素本身不很稳定，遇到氧气的保护要求在文物出土后应及时进行。又由于铁元素本身不很稳定，遇到氧气及水后极易发生锈蚀，这就又给铁质文物的保护带来了一定的难度。及水后极易发生锈蚀，这就又给铁质文物的保护带来了一定的难度。 要合理要合理的保护铁质文物，首先就要对其进行科学的分析，根据科学分析的结果从而确的保护铁质文物，首先就要对其进行科学的分析，根据科学分析的结果从而确定或改进保护方案。我们对这两种铁质文物分别进行了铁质本体的金相分析、定或

18、改进保护方案。我们对这两种铁质文物分别进行了铁质本体的金相分析、锈层结构的显微分析、锈蚀产物的能谱分析及锈层结构的显微分析、锈蚀产物的能谱分析及 X 光衍射分析。光衍射分析。 （来自西北大（来自西北大学精品课程）学精品课程）铁质文物保护铁质文物保护保护前的铁剑和金相分析保护前的铁剑和金相分析保护后的铁剑和金相分析保护后的铁剑和金相分析弹发射过程所形成的射击残留物是枪击案件中一种重要的法庭物证。弹发射过程所形成的射击残留物是枪击案件中一种重要的法庭物证。通过对射击残留物的检验可解决枪击案件中犯罪嫌疑人是否开过枪、通过对射击残留物的检验可解决枪击案件中犯罪嫌疑人是否开过枪、人体和衣物等客体损伤是否为枪伤、射击距离判断、使用火药的组成人体和衣物等客体损伤是否为枪伤、射击距离判断、使用火药的组成等问题。射击残留物是枪弹发射后从枪管中产生的大量火药气团快速等问题。射击残留物是枪弹发射后从枪管中产生的大量火药气