transmission electron microscope;TEM
定義:以電子束為光源,磁場(chǎng)為透鏡的電子顯微鏡。加壓電子束投射到超薄樣品,與樣品中的原子碰撞產(chǎn)生立體角散射,散射信號(hào)在放大聚焦后在成像器件(如熒光屏、膠片,以及感光耦合組件)上顯示成像。主要用于表征樣品內(nèi)部的微觀特征。
學(xué)科:生物化學(xué)與分子生物學(xué)_方法與技術(shù)_定性定量分析方法_層析技術(shù)
相關(guān)名詞:高分辨率 導(dǎo)電性 穿透力
圖片來(lái)源:視覺(jué)中國(guó)
【延伸閱讀】
透射電子顯微鏡(TEM)是一種利用高能聚焦的電子束穿透超薄樣品,通過(guò)電磁透鏡系統(tǒng)放大電子與樣品相互作用后產(chǎn)生的信號(hào),從而獲得樣品的高分辨率圖像的顯微鏡。1932年,德國(guó)科學(xué)家研制出世界上第一臺(tái)TEM。1958年,中國(guó)科學(xué)院長(zhǎng)春光學(xué)精密機(jī)械與物理研究所研制成功了我國(guó)第一臺(tái)電子顯微鏡DX-100(Ⅰ)。
TEM的工作原理是基于電子與樣品之間的相互作用。TEM的主件包括電子槍、聚光鏡、樣品室、物鏡、衍射鏡、中間鏡、投影鏡、熒光屏和照相機(jī)等。樣品需制成適合的超薄切片,且具有良好的導(dǎo)電性。電子槍發(fā)射出的高能電子束被聚焦并加速后,形成一束具有一定能量和束斑直徑的電子束。電子束穿過(guò)樣品時(shí),因樣品的厚度、密度及成分差異而與其發(fā)生不同程度的散射、吸收和透射等相互作用,產(chǎn)生透射電子、散射電子和二次電子等信號(hào)。電子束攜帶樣品內(nèi)部的結(jié)構(gòu)和成分信息,經(jīng)過(guò)物鏡、中間鏡和投影鏡的放大和聚焦,最終在熒光屏上形成樣品的放大圖像,或通過(guò)照相機(jī)記錄下來(lái)。
TEM因其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)使其在科學(xué)研究和技術(shù)應(yīng)用中占有重要地位。
1.分辨率高。現(xiàn)代的高分辨率TEM,能分辨0.1納米以下的微細(xì)物質(zhì)結(jié)構(gòu),放大倍數(shù)可達(dá)100萬(wàn)余倍,遠(yuǎn)高于光學(xué)顯微鏡和掃描電子顯微鏡。TEM能夠觀察到樣品內(nèi)部納米級(jí)別的細(xì)節(jié),甚至可以看到單個(gè)原子和分子的排列方式。在材料科學(xué)中,TEM被廣泛應(yīng)用于觀察和分析材料的微觀結(jié)構(gòu),用以評(píng)估材料的性能、優(yōu)化生產(chǎn)工藝并開(kāi)發(fā)新材料等。
2.穿透力強(qiáng)。與光學(xué)顯微鏡相比,TEM的電子束的波長(zhǎng)極短,能夠穿透較厚的樣品,可以獲得樣品內(nèi)部的結(jié)構(gòu)和成分分布信息。這使得TEM在生物學(xué)、地質(zhì)學(xué)等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用價(jià)值。例如,可以用于獲取細(xì)胞器、生物大分子以及細(xì)胞間相互作用等生物樣本的超微結(jié)構(gòu)信息,對(duì)于理解生命活動(dòng)的分子機(jī)制具有重要意義。
3.成像模式多樣。通過(guò)調(diào)整電子束的能量和角度,TEM可以獲得明場(chǎng)像、暗場(chǎng)像、衍射像等不同襯度的圖像。
4.成分分析。結(jié)合能量色散X射線(xiàn)光譜儀(EDS)等附件,TEM可以對(duì)樣品成分進(jìn)行定性和定量分析。
然而,TEM在應(yīng)用過(guò)程中也有一定的局限性,如TEM需要在高真空條件下工作、樣品需要制成超薄的切片等。展望未來(lái),期待TEM技術(shù)更好的發(fā)展和進(jìn)步,為人類(lèi)探索微觀世界帶來(lái)更多突破和驚喜。
(延伸閱讀作者:吉林農(nóng)業(yè)大學(xué)資源與環(huán)境學(xué)院 洪波教授)
責(zé)任編輯:張鵬輝