透射电子显微镜在科研中应用

透射电子显微镜透射电子显微镜材料科学：高分辨率，高性能、成分和分析（物理、化学化工、冶金、材料、矿产、考古等电镜两大应用领域生命科学：生物物质定位、保真性、中等分辨率（生物学、医学、药学、法医学、农业、林业等）简单介绍

透射电子显微镜透射电子显微镜(TransmissionElectronMicroscope,简称TEM),可以看到在光学显微镜下无法看清的小于0.2um的细微结构，这些结构称为亚显微结构或超微结构。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，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。

透射电子显微镜在科研中的应用a.利用质厚衬度对样品进行一般形貌观察b.利用电子衍射、微区电子衍射，对样品进行物相分析，从而确定材料的物相、晶系甚至空间群c.观察晶体中存在的结构缺陷，确定缺陷种类，估算缺陷密度d.利用TEM所附加的能量色散X射线质谱仪或电子能量损失谱仪对样品微区元素进行分析透射电子显微镜如今已经广泛应用于自然科学各领域，尤其在物理、化学、生物、医学和材料科学等方面发挥着不可代替的作用。（a）某植物细胞（b）某一维纳米材料（c）某陶瓷材料微区分析是现代地质科学研究主要方向.显微镜观测及分析技术显著提高了人们认知矿物组成和微观结构的能力，促进了岩石学、矿物学和矿床学、构造地质学等多个学科的发展.近年来，在由纳米离子探针和电子显微镜等微区微量原位观测先进技术的有力支撑下，地球科学微观研究已可在微纳尺度上解析地质样品的特性，并催生了纳米地球科学，即从纳米尺度分析地球的物质结构和化学组成，以及能量迁移过程和机制.从而，当代地球科学研究已从太阳系，整体地球尺度，拓展到了纳米甚至原子尺度

图1地球科学研究尺度及相应的主要观测分析手段目前，透射电子显微镜(TransmissionElectronMicroscope，TEM)、扫描电子显微镜(ScanningElectronMicroscope，SEM)、原子力显微镜(AtomicForceMicroscope，AFM)、扫描隧道显微镜(ScanningTunnelingMicroscope，STM)和纳米离子探针(NanoSecondaryIonMassSpectrometery，NanoSIMS)等先进显微观测技术，已实现了纳米尺度和原子水平的地质样品微区原位分析(图1).与其他显微学方法相比，透射电镜具有超高的空间分辨率和多种原位分析功能，不仅能提供观测试样高达原子分辨率的点阵图像，即形貌和结构信息，还能在1nm甚至更高的空间分辨率下给出相应的化学信息，甚至能给出纳米晶的内势场和磁场分布等物理信息.1、工矿艺学中，对黄土中强磁性物质进行透射电子显微镜观察和成因分析，TEM图像反映出磁铁矿—磁赤铁矿在一个碎屑颗粒内呈逐渐过渡关系，表明磁铁矿氧化为次赤铁矿的关系2、在当前各种现代表征手段中,透射电子显微镜尤其是高分辨透射电子显微镜,可以在材料的纳米、微米区域进行物相的形貌观察、成分测定和结构分析,可以提供与多相催化的本质有关的大量信息,指导新型工业催化剂的开发3、超细矿物粉体表面物理化学改性，制备功能性矿物材料是非金属矿物深加工、提高矿产品技术含量和经济