二次電子圖像成像原理 根據(jù)電子光學(xué)原理，電子顯微鏡用電子束和電子透鏡代替光束和光學(xué)透鏡，使物質(zhì)的細(xì)微結(jié)構(gòu)在非常高的放大倍數(shù)下成像。 近年來，電子顯微鏡的研究和制造取得了很大的進(jìn)展:一方面，電子

二次電子圖像成像原理

根據(jù)電子光學(xué)原理，電子顯微鏡用電子束和電子透鏡代替光束和光學(xué)透鏡，使物質(zhì)的細(xì)微結(jié)構(gòu)在非常高的放大倍數(shù)下成像。 近年來，電子顯微鏡的研究和制造取得了很大的進(jìn)展:一方面，電子顯微鏡的分辨率不斷提高，透射電子顯微鏡的點(diǎn)分辨率達(dá)到0.2-0.3nm，晶格分辨率已達(dá)到0.1nm通過電鏡，人們可以直接觀察到原子圖像；另一方面，除了透射電鏡外，還開發(fā)了掃描電鏡、分析電鏡等多種電鏡。雖然電子顯微鏡的分辨能力遠(yuǎn)遠(yuǎn)好于光學(xué)顯微鏡，但由于電子顯微鏡需要在真空條件下工作，很難觀察活生物，電子束的照射也會(huì)損壞生物樣品。接下來，我們來談?wù)勲娮语@微鏡的相關(guān)內(nèi)容，包括:電子顯微鏡的原理、結(jié)構(gòu)、缺點(diǎn)、應(yīng)用領(lǐng)域、光學(xué)顯微鏡的區(qū)別以及在農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用。
電子顯微鏡原理
目前，電子顯微鏡技術(shù)已成為研究人體微觀結(jié)構(gòu)的重要手段。常用的有透射電子顯微鏡和掃描電子顯微鏡。以下介紹了兩種電子顯微鏡的工作原理：
一、透射電子顯微鏡
透射電子顯微鏡通常被稱為電子顯微鏡或電子顯微鏡(EM)，是使用最廣泛的一類電鏡。
1.工作原理：在真空條件下，電子束在高壓加速后穿透樣品，形成散射電子和透射電子，在電磁透鏡的作用下在熒光屏上成像。當(dāng)電子束投影到樣品中時(shí)，相應(yīng)的電子發(fā)射可能隨組織成分的密度而變化。例如，當(dāng)電子束投影到高質(zhì)量結(jié)構(gòu)時(shí)，電子散射更多，因此投影到熒光屏上的電子圖像更少，而電子照片是黑色的。
2、主要優(yōu)點(diǎn)：分辨率高，可用于觀察組織和細(xì)胞內(nèi)部的超微結(jié)構(gòu)以及微生物和生物大分子的全貌。

電子顯微鏡的工作原理？

二、掃描電鏡
掃描電子顯微鏡，即掃描電子顯微鏡，主要用于觀察樣品的表面形狀、斷面結(jié)構(gòu)、管腔內(nèi)表面結(jié)構(gòu)等。
1、工作原理：掃描電子顯微鏡使用二次電子信號(hào)成像來觀察樣品的表面形式。用非常好的電子束掃描樣品表面，刺激樣品表面釋放二次電子，用特殊的探測(cè)器收集產(chǎn)生的二次電子，形成電信號(hào)，并將其運(yùn)輸?shù)綀D像管，并在熒光屏幕上顯示物體。（細(xì)胞、組織）表面的三維圖像可以拍攝成照片。
2、主要優(yōu)點(diǎn)：景深長，獲得的圖像立體感強(qiáng)，可用于觀察生物樣品的各種形態(tài)特征。
電子顯微鏡結(jié)構(gòu)
電子顯微鏡由三部分組成：電子光學(xué)系統(tǒng)、真空系統(tǒng)和供電系統(tǒng)。
一、電子光學(xué)系統(tǒng)
1、電子光學(xué)系統(tǒng)主要包括電子槍、電子鏡頭、樣品架、熒光屏、照相機(jī)構(gòu)等部件，這些部件通常是自上而下組裝成柱體。
2.電子槍由鎢絲熱陰極、柵極和陰極組成。它可以以均勻的速度發(fā)射和形成電子束，因此加速電壓的穩(wěn)定性不應(yīng)小于萬分之一。
3.電子透鏡是電子顯微鏡鏡筒中最重要的組成部分。它利用與鏡筒軸對(duì)稱的空間電場(chǎng)或磁場(chǎng)將電子軌跡彎曲到軸上，形成聚焦。它的功能類似于玻璃凸透鏡對(duì)光束聚焦的功能，因此被稱為電子透鏡?，F(xiàn)代電子顯微鏡大多使用電磁透鏡，電子透鏡由穩(wěn)定的直流勵(lì)磁電流通過帶極靴的線圈產(chǎn)生的強(qiáng)磁場(chǎng)聚焦。
二、真空系統(tǒng)
1.為了保證整個(gè)通道只與樣品相互作用，不與空氣分子碰撞，整個(gè)電子通道必須從電子槍放置在真空系統(tǒng)中，一般真空度為10-4~10-7毫米汞柱。
三、 供電系統(tǒng)
透射電子顯微鏡需要兩部分電源：一部分是電子槍的高壓部分，另一部分是電磁透鏡的低壓穩(wěn)定部分。電源的穩(wěn)定性是電子顯微鏡性能的一個(gè)非常重要的標(biāo)志。因此，供電系統(tǒng)的主要要求是產(chǎn)生高穩(wěn)定的加速電壓和每個(gè)鏡頭的磁化電流。除上述電源部分外，現(xiàn)代儀器還具有自動(dòng)操作程序控制系統(tǒng)和數(shù)據(jù)處理計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。
電子顯微鏡的缺點(diǎn)
1.電子顯微鏡中的樣本必須在真空中觀察，因此無法觀察活樣本。隨著技術(shù)的進(jìn)步，環(huán)境掃描電子顯微鏡將逐步實(shí)現(xiàn)對(duì)活樣的直接觀察；
2、在處理樣本時(shí)可能會(huì)產(chǎn)生樣本原本沒有的結(jié)構(gòu)，這加劇了后期圖像分析的難度；
3、由于電子散射能力極強(qiáng)，容易發(fā)生二次衍射等；
4、由于二維平面投影像為三維物體，有時(shí)看起來并不唯一；
5、由于透射電子顯微鏡只能觀察到非常薄的樣本，因此物質(zhì)表面的結(jié)構(gòu)可能與物質(zhì)內(nèi)部的結(jié)構(gòu)不同；
6、超薄樣品(100納米以下)，制樣過程復(fù)雜、困難，制樣有損傷；
7、電子束可能通過碰撞和加熱損壞樣品；
另外，購買和維護(hù)電子顯微鏡的價(jià)格也比較高。
電子顯微鏡的應(yīng)用領(lǐng)域
一、工業(yè)方面：
1、電路板、精密機(jī)械等工業(yè)檢查；
2、印刷檢查，SMT焊接檢查；
3、紡織檢驗(yàn)；
4、IC表面檢查；
二、美容方面：
1、皮膚檢查；
2、發(fā)根檢查；
3、紅外理療(特定產(chǎn)品)；
三、生物應(yīng)用：
1、觀察微生物；
2、動(dòng)物切片觀察；
3、觀察植物病蟲害；
四、其他：
1、擴(kuò)視器，幫助智障人士閱讀；
2、寶石鑒定；
3、鑒定古董、書畫、玉器文物等；
4、其他視頻圖像分析領(lǐng)域。

電子顯微鏡和光學(xué)顯微鏡的區(qū)別
1、不同的照明來源：
電子鏡中使用的照明源是電子槍發(fā)出的電子流，而電子鏡中的照明源是可見光（陽光或光）。由于電子流的波長遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于光波的波長，電子鏡的放大和分辨率 首先明顯高于光鏡。
2、不同的鏡片：
在電子顯微鏡中起放大作用的物鏡是電磁透鏡（一個(gè)環(huán)形電磁線圈，可以在中心部分產(chǎn)生磁場(chǎng)），而透鏡的物鏡是一個(gè)由玻璃研磨制成的光學(xué)透鏡。電子顯微鏡中有三組電磁透鏡，相當(dāng)于聚光鏡、物鏡和目鏡的功能。
3、成像原理不同：
在電子顯微鏡中，電磁透鏡放大后，作用于被檢樣品的電子束打在熒光屏上 像或作用于感光膠片成像。電子濃度和光度差的機(jī)制是，當(dāng)電子束作用于被檢樣品時(shí)，入射電子與物質(zhì)的原子發(fā)生碰撞，產(chǎn)生散射。由于樣品的不同部分對(duì)電子的散射程度不同，樣品電子似乎呈現(xiàn)出濃淡。光鏡中樣品的圖像呈現(xiàn)亮度差，這是由于被檢樣品的不同結(jié)構(gòu)吸收了多少光線造成的。
4、分辨率：
由于光的干涉和衍射，光學(xué)顯微鏡的分辨率僅限于02-05um之間。由于電子束被用作光源，電子顯微鏡的分辨率可以達(dá)到1-3nm因此，光學(xué)顯微鏡的組織觀察屬于微米級(jí)分析，電子顯微鏡的組織觀察屬于納米級(jí)分析。
5、景深：
一般光學(xué)顯微鏡的景深為2-3um因此，對(duì)樣品的表面光滑度有很高的要求，因此樣品制作過程相對(duì)復(fù)雜。掃描電鏡的深度可高達(dá)幾毫米，所以對(duì)樣品表面的平滑度幾乎沒有要求，樣品制備相對(duì)簡單，有些樣品幾乎不需要制樣。雖然體式顯微鏡也有較大的景深，但其分辨率卻很低。 放大倍數(shù)：光學(xué)顯微鏡有效放大倍數(shù)1000X。有效放大電子顯微鏡。
6、標(biāo)本制備方法不同：
電競 用于觀察的組織細(xì)胞標(biāo)本的制備程序復(fù)雜，技術(shù)難度和成本較高。在材料采集、固定、脫水、包埋等環(huán)節(jié)需要特殊的試劑和操作。最后，將超薄切片機(jī)切割成50~100nm超薄標(biāo)本片厚。光鏡觀察的標(biāo)本一般放置在載玻片上，如普通組織切片標(biāo)本、細(xì)胞涂片標(biāo)本、組織壓片標(biāo)本和細(xì)胞滴片標(biāo)本?？蛇_(dá)到1000，000X
7.應(yīng)用領(lǐng)域：
光學(xué)顯微鏡主要用于觀察和測(cè)量光滑表面的微米級(jí)組織。由于可見光被用作光源，它不僅可以觀察表面組織，還可以觀察表面以下一定范圍內(nèi)的組織，而且光學(xué)顯微鏡對(duì)顏色識(shí)別非常敏感和準(zhǔn)確。電子顯微鏡主要用于觀察納米級(jí)樣品的表面形狀，因?yàn)閽呙桦娮语@微鏡依靠物理信號(hào)的強(qiáng)度來區(qū)分組織信息，所以掃描電子顯微鏡的圖像是黑白的，無法識(shí)別彩色圖像。掃描電鏡不僅可以通過使用觀察樣品表面的組織形狀，還可以觀察樣品表面的組織形狀EDS、WDS、EBSD掃描電鏡等不同的附件設(shè)備也可以進(jìn)一步擴(kuò)展使用功能。通過使用EDS、WDS輔助設(shè)備、掃描電描電鏡可以分析微區(qū)域的化學(xué)成分，這在失效分析研究領(lǐng)域很重要。使用EBSD，掃描電鏡可以研究材料的晶格取向。