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扫描电子显微镜的原理及构造

    扫描电子显微镜是(scanning electron microscopy,SEM)是1965年发明的较现代的细胞生物学研究工具,主要是利用二次电子信号成像来观察样品的表面形态,即用极狭窄的电子束去扫描样品,通过电子束与样品的相互作用产生各种效应,其中主要是样品的二次电子发射。二次电子能够产生样品表面放大的形貌像,这个像是在样品被扫描时按时序建立起来的,即使用逐点成像的方法获得放大像。

    扫描电子显微镜的基本原理是电子枪的热阴极或场发射阴极发出的电子受阳极电(1-50kV)加热并形成笔尖状电子束,经过二或三个(电)磁透镜的作用,在样品表面会聚成一个直径可小至10-100Å的细束,携带束流量为10-10~10-12A。在末透镜上部的扫描线圈作用下,细电子束在样品表面作光栅状扫描,即从左上方向右上方扫,扫完一行再扫其下相邻的第二行,直到扫完一幅(或帧)。如此反复运动。
    扫描电子显微镜由以下四部分构成:
  • 电子光学系统,包括电子枪、电磁透镜和扫描线圈等;
  • 机械系统,包括支撑部分、样品室;
  • 真空系统;
  • 样品所产生信号的收集、处理和显示系统。

电子显微镜构造示意图
    构造优点:
  • 景深长、图像富有立体感;
  • 图像的放大倍率可在大范围内连续改变,而且分辨率高;
  • 样品制备方法简单,可动范围大,便于观察;
  • 样品的辐照损伤及污染程度较小;
  • 可实现多功能分析。

电子显微镜电子光路图

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