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透射電子顯微鏡的原理是怎樣的?

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  電子顯微鏡與光學顯微鏡的成像原理基本一樣,所不同的是前者用電子束作光源,用電磁場作透鏡。另外,由于電子束的穿透力很弱,因此用于電鏡的標本須制成厚度約50nm左右的超薄切片。這種切片需要用超薄切片機(ultramicrotome)制作。電子顯微鏡的放大倍數最高可達近百萬倍、由照明系統、成像系統、真空系統、記錄系統、電源系統5部分構成,如果細分的話:主體部分是電子透鏡和顯像記錄系統,由置于真空中的電子槍、聚光鏡、物樣室、物鏡、衍射鏡、中間鏡、投影鏡、熒光屏和照相機。

  電子顯微鏡是使用電子來展示物件的內部或表面的顯微鏡。高速的電子的波長比可見光的波長短(波粒二象性),而顯微鏡的分辨率受其使用的波長的限制,因此電子顯微鏡的理論分辨率(約0.1納米)遠高于光學顯微鏡的分辨率(約200納米)。透射電子顯微鏡(Transmission electron microscope,縮寫TEM),簡稱透射電鏡,是把經加速和聚集的電子束投射到非常薄的樣品上,電子與樣品中的原子碰撞而改變方向,從而產生立體角散射。散射角的大小與樣品的密度、厚度相關,因此可以形成明暗不同的影像,影像將在放大、聚焦后在成像器件(如熒光屏、膠片、以及感光耦合組件)上顯示出來。由于電子的德布羅意波長非常短,透射電子顯微鏡的分辨率比光學顯微鏡高的很多,可以達到0.1~0.2nm,放大倍數為幾萬~百萬倍。因此,使用透射電子顯微鏡可以用于觀察樣品的精細結構,甚至可以用于觀察僅僅一列原子的結構,比光學顯微鏡所能夠觀察到的最小的結構小數萬倍。TEM在中和物理學和生物學相關的許多科學領域都是重要的分析方法,如癌癥研究、病毒學、材料科學、以及納米技術、半導體研究等等。

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