電子顯微鏡原理教學(xué)課件

電子顯微鏡原理教學(xué)課件電子顯微鏡簡(jiǎn)介電子顯微鏡工作原理電子顯微鏡樣品制備技術(shù)電子顯微鏡圖像分析電子顯微鏡操作與維護(hù)電子顯微鏡未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)contents目錄01電子顯微鏡簡(jiǎn)介電子顯微鏡的發(fā)展歷程德國(guó)物理學(xué)家MaxKnoll和ErnstRuska發(fā)明了第一臺(tái)電子顯微鏡。第一臺(tái)商用電子顯微鏡問(wèn)世。電子顯微鏡開(kāi)始廣泛應(yīng)用于生物學(xué)和醫(yī)學(xué)領(lǐng)域。超分辨率電子顯微鏡的出現(xiàn)，提高了分辨率和成像質(zhì)量。1926年1931年1940年代1980年代03掃描透射電子顯微鏡（STEM）結(jié)合了TEM和SEM的特點(diǎn)，用于觀察薄樣品和表面形貌。01透射電子顯微鏡（TEM）用于觀察薄樣品，通過(guò)電子束穿透樣品進(jìn)行成像。02掃描電子顯微鏡（SEM）用于觀察表面形貌，通過(guò)電子束掃描樣品表面進(jìn)行成像。電子顯微鏡的分類生物學(xué)醫(yī)學(xué)環(huán)境科學(xué)材料科學(xué)電子顯微鏡的應(yīng)用領(lǐng)域01020304觀察細(xì)胞、組織、蛋白質(zhì)等結(jié)構(gòu)。研究病毒、細(xì)菌、腫瘤等結(jié)構(gòu)。研究污染物、土壤、水體等結(jié)構(gòu)。觀察金屬、陶瓷、高分子等材料結(jié)構(gòu)。02電子顯微鏡工作原理電子顯微鏡的基本結(jié)構(gòu)聚光鏡物鏡將電子束聚焦并調(diào)整光束強(qiáng)度。將電子束匯聚到樣品上，并初步放大圖像。電子源樣品臺(tái)投影鏡產(chǎn)生電子束，通常由熱陰極發(fā)射電子。放置待觀察樣品，可進(jìn)行微調(diào)以改變觀察角度和位置。進(jìn)一步放大和傳輸圖像，以便觀察。電子束與樣品相互作用，部分電子被散射。散射樣品吸收電子，導(dǎo)致不同區(qū)域呈現(xiàn)不同亮度。吸收部分電子穿過(guò)樣品，形成透射圖像。透射逐點(diǎn)掃描樣品表面，形成高分辨率圖像。掃描電鏡成像電子顯微鏡成像原理受電子波長(zhǎng)和物鏡的NA值影響。理論分辨率實(shí)際分辨率提高分辨率的方法受到多種因素影響，如樣品厚度、結(jié)晶度和電子束能量等。采用更高能量的電子束、提高物鏡的NA值和使用更短的波長(zhǎng)。030201電子顯微鏡的分辨率03電子顯微鏡樣品制備技術(shù)通過(guò)機(jī)械拋光或電解拋光將金屬表面磨平，消除表面粗糙度。拋光利用化學(xué)或電化學(xué)方法對(duì)金屬表面進(jìn)行蝕刻，以突出樣品表面的細(xì)微結(jié)構(gòu)。蝕刻在金屬表面鍍上一層薄金膜，提高電子的導(dǎo)電性和樣品對(duì)電子的散射能力。鍍金金屬樣品制備技術(shù)利用離子束對(duì)非金屬樣品進(jìn)行減薄，使其達(dá)到透射電鏡觀察的厚度要求。離子減薄利用聚焦離子束對(duì)非金屬樣品進(jìn)行切割和修整，實(shí)現(xiàn)納米級(jí)加工。聚焦離子束制備將非金屬樣品固定在低溫樣品桿上，降低電子束對(duì)樣品的熱損傷。低溫樣品桿技術(shù)非金屬樣品制備技術(shù)負(fù)染色利用重金屬鹽對(duì)生物樣品進(jìn)行負(fù)染色，突出樣品表面的結(jié)構(gòu)特征。超薄切片將生物樣品進(jìn)行超薄切片，使其達(dá)到透射電鏡觀察的要求。冷凍替代法將生物樣品快速冷凍并替代其中的水分，保護(hù)樣品的天然結(jié)構(gòu)。生物樣品制備技術(shù)04電子顯微鏡圖像分析圖像采集使用電子顯微鏡采集樣本的圖像，通常需要將樣本放置在顯微鏡的載玻片上，并通過(guò)電子束對(duì)樣本進(jìn)行掃描。圖像處理采集到的原始圖像可能存在噪聲、對(duì)比度不足等問(wèn)題，需要進(jìn)行一系列處理，如去噪、增強(qiáng)對(duì)比度、調(diào)整色彩等，以獲得更清晰、更易于分析的圖像。圖像的采集與處理通過(guò)電子顯微鏡可以測(cè)量樣本中各種元素的分布、含量等信息，這些信息對(duì)于理解樣本的結(jié)構(gòu)和功能非常重要。定量測(cè)量對(duì)采集到的圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，可以得出樣本的平均尺寸、分布情況等統(tǒng)計(jì)信息，有助于深入了解樣本的性質(zhì)。統(tǒng)計(jì)分析圖像的定量分析通過(guò)多角度拍攝和計(jì)算機(jī)三維重建技術(shù)，可以將平面圖像轉(zhuǎn)化為立體圖像，更直觀地展示樣本的結(jié)構(gòu)。對(duì)于某些動(dòng)態(tài)變化的樣本，可以通過(guò)連續(xù)拍攝并重構(gòu)出動(dòng)態(tài)過(guò)程，有助于了解樣本的功能和變化機(jī)制。圖像的三維重構(gòu)動(dòng)態(tài)觀察立體成像05電子顯微鏡操作與維護(hù)觀察觀察并記錄樣品的形態(tài)、結(jié)構(gòu)等特征。聚焦通過(guò)調(diào)節(jié)焦距旋鈕，使樣品在顯微鏡下清晰聚焦。放置樣品將需要觀察的樣品放置在載物臺(tái)上，并調(diào)整樣品的位置和角度。開(kāi)啟電源首先打開(kāi)電子顯微鏡的電源開(kāi)關(guān)，確保電源連接穩(wěn)定。調(diào)整光源根據(jù)觀察的需要，調(diào)整光源的亮度，保證足夠的照明。電子顯微鏡的操作步驟可能是由于焦距調(diào)節(jié)不當(dāng)或樣品表面不平整導(dǎo)致，需要重新調(diào)整焦距或處理樣品表面。圖像模糊圖像扭曲或變形無(wú)法聚焦光源異?？赡苁怯捎陔娮邮鴥A斜或樣品放置不正確引起，需要檢查電子束的路徑和樣品放置情況?？赡苁怯捎跇悠诽窕蚪咕嗾{(diào)節(jié)不當(dāng)導(dǎo)致，需要減小樣品厚度或重新調(diào)整焦距。可能是由于燈泡損壞或電源故障導(dǎo)致，需要更換燈泡或檢查電源連接。電子顯微鏡的常見(jiàn)故障及排除方法定期用干燥的鏡頭紙或鏡頭布擦拭鏡頭表面，保持鏡頭清潔。清潔鏡頭確保電源線連接良好，無(wú)破損或松動(dòng)現(xiàn)象。檢查電源線根據(jù)需要，定期對(duì)電子顯微鏡進(jìn)行校準(zhǔn)，以確保觀察結(jié)果的準(zhǔn)確性。定期校準(zhǔn)保持電子顯微鏡存放環(huán)境的干燥、清潔、無(wú)塵，避免陽(yáng)光直射和高溫環(huán)境。存放環(huán)境電子顯微鏡的日常維護(hù)與保養(yǎng)06電子顯微鏡未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)突破分辨率限制高分辨電子顯微鏡通過(guò)采用更短的波長(zhǎng)和更高的加速電壓，有望實(shí)現(xiàn)更高的分辨率，從而觀察更細(xì)微的結(jié)構(gòu)。原子尺度成像高分辨電子顯微鏡有望實(shí)現(xiàn)原子尺度的成像，為材料科學(xué)、生物學(xué)等領(lǐng)域的研究提供有力支持。高分辨電子顯微鏡的發(fā)展原位電子顯微鏡能夠在觀察過(guò)程中對(duì)樣品進(jìn)行加溫、加壓或施加電場(chǎng)等操作，實(shí)時(shí)觀察樣品在動(dòng)態(tài)條件下的變化，為研究材料性能和反應(yīng)機(jī)制提供有力工具。實(shí)時(shí)觀察原位電子顯微鏡的應(yīng)用領(lǐng)域不斷拓展，包括生物學(xué)、化學(xué)、物理學(xué)等領(lǐng)域，為多學(xué)科交叉研究提供技術(shù)支持。拓展應(yīng)用領(lǐng)域原位電子顯微鏡的發(fā)展人工智能在電子顯微鏡中的應(yīng)用圖像處理和識(shí)別人工智能技術(shù)能夠快速