電子顯微鏡的種類(lèi)
電子顯微鏡按結(jié)構(gòu)和用途可分為透射式電子顯微鏡、掃描式電子顯微鏡、反射式電子顯微鏡和發(fā)射式電子顯微鏡等。
透射式電子顯微鏡常用于觀察那些用普通顯微鏡所不能分辨的細(xì)微物質(zhì)結(jié)構(gòu);
掃描式電子顯微鏡主要用于觀察固體表面的形貌,也能與X射線衍射儀或電子能譜儀相結(jié)合,構(gòu)成電子微探針,用于物質(zhì)成分分析;
發(fā)射式電子顯微鏡用于自發(fā)射電子表面的研究。
(一)透射式電子顯微鏡
透射電子顯微鏡(transmission electron microscope,TEM)的組件包括:
1. 電子槍?zhuān)喊l(fā)射電子,由陰極、柵極、陽(yáng)極組成。
2. 聚光透鏡:即電子透鏡,將電子束聚集,可用于控制照明強(qiáng)度和孔徑角。
3. 樣品室:放置待觀察的樣品,并裝有旋轉(zhuǎn)臺(tái),用以改變?cè)嚇拥慕嵌?,還有裝配加熱、冷卻等設(shè)備。
4. 物鏡:為放大率很高的短距透鏡,作用是放大電子像。物鏡是決定透射電子顯微鏡分辨能力和成像質(zhì)量的關(guān)鍵。
5. 中間鏡:為可變倍的弱透鏡,作用是對(duì)電子像進(jìn)行二次放大。通過(guò)調(diào)節(jié)中間鏡的電流,可選擇物體的像或電子衍射圖來(lái)進(jìn)行放大。
6. 透射鏡:為高倍的強(qiáng)透鏡,用將二次放大后的中間像進(jìn)一步放大后在熒光屏上成像。
7. 二級(jí)真空泵:對(duì)樣品室抽真空。
8.照相裝置:用以記錄影像。由于電子易散射或被物體吸收,故穿透力低,樣品的密度、厚度等都會(huì)影響到最后的成像質(zhì)量,必須制備更薄的超薄切片,通常為 50~100 nm。
所以用透射電子顯微鏡觀察時(shí)的樣品需要處理得很薄。通常用薄切片法或冷凍蝕刻法制備:
?。?)薄切片法
通常以鋨酸和戊二醛固定樣品,以環(huán)氧樹(shù)脂包埋,以熱膨脹或螺旋推進(jìn)的方式推進(jìn)樣品切片,切片厚度 20~50 nm,采用重金屬鹽染色,以增大反差。
?。?)冷凍蝕刻法 亦稱(chēng)冰凍斷裂法
將標(biāo)本置于-100°C 的干冰或-196°C 的液氮中冰凍后,以冷刀急速斷開(kāi)標(biāo)本。斷裂的標(biāo)本升溫后,冰在真空條件下迅即升華,暴露出斷面結(jié)構(gòu),稱(chēng)為蝕刻。蝕刻完成后,向斷面以45o 角噴涂一層蒸氣鉑,再以90o 角噴涂一層碳,加強(qiáng)反差和強(qiáng)度。然后用次氯酸鈉溶液消化樣品,剝下碳和鉑的膜,稱(chēng)為復(fù)膜,能顯示標(biāo)本蝕刻面的形態(tài)。在電鏡下觀察得到的影像即代表標(biāo)本中細(xì)胞斷裂面處的結(jié)構(gòu)。
?。ǘ呙枋诫娮语@微鏡
掃描電子顯微鏡(scanning electron microscope,SEM)于20 世紀(jì)60 年代問(wèn)世,目前分辨力可達(dá)6~10 nm。
其工作原理是由電子槍發(fā)射的精細(xì)聚焦電子束經(jīng)兩級(jí)聚光鏡、偏轉(zhuǎn)線圈和物鏡射到樣品上,掃描樣品表面并激發(fā)出次級(jí)電子,次級(jí)電子的產(chǎn)生量與電子束入射角有關(guān),即與樣品的表面結(jié)構(gòu)有關(guān)。次級(jí)電子經(jīng)探測(cè)體收集后,由閃爍器轉(zhuǎn)換為光信號(hào),再經(jīng)光電倍增管和放大器轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)來(lái)控制熒光屏上電子束的強(qiáng)度,顯示出與電子束同步的掃描圖像。圖像為立體形象,反映了標(biāo)本的表面結(jié)構(gòu)。
掃描電鏡的標(biāo)本在檢驗(yàn)前,需進(jìn)行固定、脫水處理,再?lài)娡可弦粚又亟饘傥⒘?,重金屬在電子束的轟擊下發(fā)出次級(jí)電子信號(hào)。