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      扫描电镜的特点和应用有哪些?

      提供 来源:      日期:2019年04月19日
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      通过各国科学家的努力,特别是随着电子工业技术水平的不断发展,商用扫描电镜的生产始于1956年。近几十年来,扫描电镜已广泛应用于生物学领域 ,医学,冶金等学科,促进了各相关学科的发展。

       


      一、扫描电镜功能

       

      与光学显微镜和透射电子显微镜相比,扫描电镜具有以下特征:


      (1)可以直接观察样品表面的结构,样品的尺寸可以大至120mm×80mm×50mm。


      (2)样品制备过程简单,不需要切片。


      (3)样品可以在样品室的三维空间中平移和旋转,因此可以从各个角度观察样品。


      (4)景深大,图像充满三维性。扫描电镜的景深是光学显微镜的几百倍,并且是透射电子显微镜的几倍。


      (5)图像具有宽范围的放大率和高分辨率。它可以放大十倍到几十万倍,它基本上包括从放大镜,光学显微镜到透射电子显微镜的放大倍率范围。分辨率在光学显微镜和TEM之间,最高可达3 nm。


      (6)电子束对样品的损坏和污染很小。


      (7)在观察形态的同时,来自样品的其他信号也可用于微区组成分析。

       

      二、扫描电镜结构和工作原理

       

      (一)结构


      1.镜筒


      镜筒包括电子枪,聚光镜,物镜和扫描系统。其功能是产生非常精细的电子束(直径约为几纳米)并扫描样品表面上的电子束,同时激发各种信号。


      2.电子信号采集和处理系统

       

      在样品室中,扫描电子束与样品相互作用以产生各种信号,包括二次电子,背向散射电子,X射线,吸收电子,俄歇电子等。在上述信号中,最重要的是二次电子,它是由入射电子激发的样品原子中的外层电子,它是在样品表面下几nm到几十nm的区域内产生的 ,生产率主要取决于样品的形态和组成。所谓的扫描电图像是指二次电子图像,其是用于研究样品的表面形貌的最有用的电子信号。

       

      用于检测二次电子的检测器的探针是闪烁体。当电子撞击闪烁体时,1在其中产生光,并且光通过光导传输到光电倍增管,并且光信号也就是说,它被转换成电流信号,然后进行预放大和视频放大,将电流信号转换成电压信号,最后送到显像管的栅极。


      3.电子信号显示和记录系统

       

      扫描电镜的图像显示在阴极射线管(显像管)上并由照相机拍摄。有两个管,一个用于观察,较低的分辨率,一个长的余辉管,另一个用于照片记录,具有更高的分辨率和短的余辉管。

       

      4.真空系统和动力系统

       

      扫描电镜的真空系统包括机械泵和油扩散泵。真空管的功能是实现10(4至10(5 Torr)的真空。电源系统提供每个组件所需的特定功率。


      (二)工作原理

       

      从电子枪的阴极,直径20(m~30(电子束的m,通过阳极和阴极之间的加速电压,到镜筒,通过聚光器和物镜的会聚,减少)直径约为几毫米的电子探针在物镜上部的扫描线圈的作用下,电子探针以光栅形状扫描样品表面并激发各种电子信号。这些电子信号被检测到通过相应的探测器,放大,转换,转换成电压信号,最后送到显像管的栅极,调制显像管的亮度,显像管中的电子束也经过光栅扫描屏幕。

       

      这种扫描动作与电子束在样品表面上的扫描运动严格同步,从而获得衬里。扫描电子图像对应于信号强度,反映了样品表面的地形特征。2节扫描电镜生物样品制备技术大多数生物样品含有水分并且相对较软,因此,在扫描电镜之前,应对样品进行相应处理。 SEM样品制备的主要要求是:保存样品表面结构良好,不变形和污染,样品干燥,具有良好的导电性。

       

      三、样品的初步处理

       

      (1)绘图材料

       

      材料的基本要求与TEM样品制备的基本要求相同。请参阅第14章超薄切片技术中的要求。然而,对于扫描电镜,样品可以略大,面积最大为8mm×8mm,厚度最大为5mm。对于易于卷曲的样品,如血管,胃肠粘膜等,可以固定在滤纸或卡片纸上,以充分暴露待观察的组编织表面。


      (2)清洗样品

       

      通过扫描电镜观察的区域通常是样品的表面,即组织的自由表面。由于样本取自活组织,样本表面通常附着血液,组织液或粘液,这将覆盖样本的表面结构并影响观察。因此,应在固定样品前清洁这些沉积物。有几种清洁方法:


      1.用等渗盐水或缓冲液清洗;


      2.用5%苏打水清洗;


      3.通过超声波振动或酶消化处理。

       

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