二次电子图像成像原理,电子显微镜的工作原理？
二次电子图像成像原理
根据电子光学原理，电子显微镜用电子束和电子透镜代替光束和光学透镜，使物质的细微结构在非常高的放大倍数下成像。 近年来，电子显微镜的研究和制造取得了很大的进展:一方面，电子显微镜的分辨率不断提高，透射电子显微镜的点分辨率达到0.2-0.3nm，晶格分辨率已达到0.1nm通过电镜，人们可以直接观察到原子图像；另一方面，除了透射电镜外，还开发了扫描电镜、分析电镜等多种电镜。虽然电子显微镜的分辨能力远远好于光学显微镜，但由于电子显微镜需要在真空条件下工作，很难观察活生物，电子束的照射也会损坏生物样品。接下来，我们来谈谈电子显微镜的相关内容，包括:电子显微镜的原理、结构、缺点、应用领域、光学显微镜的区别以及在农业中的应用。
电子显微镜原理
目前，电子显微镜技术已成为研究人体微观结构的重要手段。常用的有透射电子显微镜和扫描电子显微镜。以下介绍了两种电子显微镜的工作原理：
一、透射电子显微镜
透射电子显微镜通常被称为电子显微镜或电子显微镜(EM)，是使用最广泛的一类电镜。
1.工作原理：在真空条件下，电子束在高压加速后穿透样品，形成散射电子和透射电子，在电磁透镜的作用下在荧光屏上成像。当电子束投影到样品中时，相应的电子发射可能随组织成分的密度而变化。例如，当电子束投影到高质量结构时，电子散射更多，因此投影到荧光屏上的电子图像更少，而电子照片是黑色的。
2、主要优点：分辨率高，可用于观察组织和细胞内部的超微结构以及微生物和生物大分子的全貌。
电子显微镜的工作原理？
二、扫描电镜
扫描电子显微镜，即扫描电子显微镜，主要用于观察样品的表面形状、断面结构、管腔内表面结构等。
1、工作原理：扫描电子显微镜使用二次电子信号成像来观察样品的表面形式。用非常好的电子束扫描样品表面，刺激样品表面释放二次电子，用特殊的探测器收集产生的二次电子，形成电信号，并将其运输到图像管，并在荧光屏幕上显示物体。（细胞、组织）表面的三维图像可以拍摄成照片。
2、主要优点：景深长，获得的图像立体感强，可用于观察生物样品的各种形态特征。
电子显微镜结构
电子显微镜由三部分组成：电子光学系统、真空系统和供电系统。
一、电子光学系统
1、电子光学系统主要包括电子枪、电子镜头、样品架、荧光屏、照相机构等部件，这些部件通常是自上而下组装成柱体。
2.电子枪由钨丝热阴极、栅极和阴极组成。它可以以均匀的速度发射和形成电子束，因此加速电压的稳定性不应小于万分之一。
3.电子透镜是电子显微镜镜筒中最重要的组成部分。它利用与镜筒轴对称的空间电场或磁场将电子轨迹弯曲到轴上，形成聚焦。它的功能类似于玻璃凸透镜对光束聚焦的功能，因此被称为电子透镜。现代电子显微镜大多使用电磁透镜，电子透镜由稳定的直流励磁电流通过带极靴的线圈产生的强磁场聚焦。
二、真空系统
1.为了保证整个通道只与样品相互作用，不与空气分子碰撞，整个电子通道必须从电子枪放置在真空系统中，一般真空度为10-4~10-7毫米汞柱。
三、 供电系统
透射电子显微镜需要两部分电源：一部分是电子枪的高压部分，另一部分是电磁透镜的低压稳定部分。电源的稳定性是电子显微镜性能的一个非常重要的标志。因此，供电系统的主要要求是产生高稳定的加速电压和每个镜头的磁化电流。除上述电源部分外，现代仪器还具有自动操作程序控制系统和数据处理计算机系统。
电子显微镜的缺点
1.电子显微镜中的样本必须在真空中观察，因此无法观察活样本。随着技术的进步，环境扫描电子显微镜将逐步实现对活样的直接观察；
2、在处理样本时可能会产生样本原本没有的结构，这加剧了后期图像分析的难度；
3、由于电子散射能力极强，容易发生二次衍射等；
4、由于二维平面投影像为三维物体，有时看起来并不唯一；
5、由于透射电子显微镜只能观察到非常薄的样本，因此物质表面的结构可能与物质内部的结构不同；
6、超薄样品(100纳米以下)，制样过程复杂、困难，制样有损伤；
7、电子束可能通过碰撞和加热损坏样品；
另外，购买和维护电子显微镜的价格也比较高。
电子显微镜的应用领域
一、工业方面：
1、电路板、精密机械等工业检查；
2、印刷检查，SMT焊接检查；
3、纺织检验；
4、IC表面检查；
二、美容方面：
1、皮肤检查；
2、发根检查；
3、红外理疗(特定产品)；
三、生物应用：
1、观察微生物；
2、动物切片观察；
3、观察植物病虫害；
四、其他：
1、扩视器，帮助智障人士阅读；
2、宝石鉴定；
3、鉴定古董、书画、玉器文物等；
4、其他视频图像分析领域。
电子显微镜和光学显微镜的区别
1、不同的照明来源：
电子镜中使用的照明源是电子枪发出的电子流，而电子镜中的照明源是可见光（阳光或光）。由于电子流的波长远远高于光波的波长，电子镜的放大和分辨率 首先明显高于光镜。
2、不同的镜片：
在电子显微镜中起放大作用的物镜是电磁透镜（一个环形电磁线圈，可以在中心部分产生磁场），而透镜的物镜是一个由玻璃研磨制成的光学透镜。电子显微镜中有三组电磁透镜，相当于聚光镜、物镜和目镜的功能。
3、成像原理不同：
在电子显微镜中，电磁透镜放大后，作用于被检样品的电子束打在荧光屏上 像或作用于感光胶片成像。电子浓度和光度差的机制是，当电子束作用于被检样品时，入射电子与物质的原子发生碰撞，产生散射。由于样品的不同部分对电子的散射程度不同，样品电子似乎呈现出浓淡。光镜中样品的图像呈现亮度差，这是由于被检样品的不同结构吸收了多少光线造成的。
4、分辨率：
由于光的干涉和衍射，光学显微镜的分辨率仅限于02-05um之间。由于电子束被用作光源，电子显微镜的分辨率可以达到1-3nm因此，光学显微镜的组织观察属于微米级分析，电子显微镜的组织观察属于纳米级分析。
5、景深：
一般光学显微镜的景深为2-3um因此，对样品的表面光滑度有很高的要求，因此样品制作过程相对复杂。扫描电镜的深度可高达几毫米，所以对样品表面的平滑度几乎没有要求，样品制备相对简单，有些样品几乎不需要制样。虽然体式显微镜也有较大的景深，但其分辨率却很低。 放大倍数：光学显微镜有效放大倍数1000X。有效放大电子显微镜。
6、标本制备方法不同：
电竞 用于观察的组织细胞标本的制备程序复杂，技术难度和成本较高。在材料采集、固定、脱水、包埋等环节需要特殊的试剂和操作。最后，将超薄切片机切割成50~100nm超薄标本片厚。光镜观察的标本一般放置在载玻片上，如普通组织切片标本、细胞涂片标本、组织压片标本和细胞滴片标本。可达到1000，000X
7.应用领域：
光学显微镜主要用于观察和测量光滑表面的微米级组织。由于可见光被用作光源，它不仅可以观察表面组织，还可以观察表面以下一定范围内的组织，而且光学显微镜对颜色识别非常敏感和准确。电子显微镜主要用于观察纳米级样品的表面形状，因为扫描电子显微镜依靠物理信号的强度来区分组织信息，所以扫描电子显微镜的图像是黑白的，无法识别彩色图像。扫描电镜不仅可以通过使用观察样品表面的组织形状，还可以观察样品表面的组织形状EDS、WDS、EBSD扫描电镜等不同的附件设备也可以进一步扩展使用功能。通过使用EDS、WDS辅助设备、扫描电描电镜可以分析微区域的化学成分，这在失效分析研究领域很重要。使用EBSD，扫描电镜可以研究材料的晶格取向。
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