电子显微镜发展历史是怎样的?

游戏作者 / 姓名 / 2025-07-22 17:36
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历史沿革

1926年汉斯·布什研制了第一个磁力电子透镜。1931年厄恩斯特·卢斯卡和马克斯·克诺尔研制了第一台透视电子显微镜。展示这台显微镜时使用的还不是透视的样本,而是一个金属格。1986年卢斯卡为此获得诺贝尔物理学奖。1938年他在西门子公司研制了第一台商业电子显微镜。

1934年锇酸被提议用来加强图像的对比度。1937年第一台扫描透射电子显微镜推出。

一开始研制电子显微镜最主要的目的是显示在光学显微镜中无法分辨的病原体如病毒等。1949年可投射的金属薄片出现后材料学对电子显微镜的兴趣大增。

1960年代投射电子显微镜的加速电压越来越高来透视越来越厚的物质。这个时期电子显微镜达到了可以分辨原子的能力。

1980年代人们能够使用扫描电子显微镜观察湿样本。1990年代中电脑越来越多地用来分析电子显微镜的图像,同时使用电脑也可以控制越来越复杂的透镜系统,同时电子显微镜的操作越来越简单。

简介

电子显微镜由镜筒、真空装置和电源柜三部分组成。

镜筒主要有电子源、电子透镜、样品架、荧光屏和探测器等部件,这些部件通常是自上而下地装配成一个柱体。

电子透镜用来聚焦电子,是电子显微镜镜筒中最重要的部件。一般使用的是磁透镜,有时也有使用静电透镜的。它用一个对称于镜筒轴线的空间电场或磁场使电子轨迹向轴线弯曲形成聚焦,其作用与光学显微镜中的光学透镜(凸透镜)使光束聚焦的作用是一样的,所以称为电子透镜。光学透镜的焦点是固定的,而电子透镜的焦点可以被调节,因此电子显微镜不象光学显微镜那样有可以移动的透镜系统。现代电子显微镜大多采用电磁透镜,由很稳定的直流励磁电流通过带极靴的线圈产生的强磁场使电子聚焦。电子源是一个释放自由电子的阴极,栅极,一个环状加速电子的阳极构成的。阴极和阳极之间的电压差必须非常高,一般在数千伏到3百万伏特之间。它能发射并形成速度均匀的电子束,所以加速电压的稳定度要求不低于万分之一。

样品可以稳定地放在样品架上,此外往往还有可以用来改变样品(如移动、转动、加热、降温、拉长等)的装置。

探测器用来收集电子的信号或次级信号。

真空装置用以保障显微镜内的真空状态,这样电子在其路径上不会被吸收或偏向,由机械真空泵、扩散泵和真空阀门等构成,并通过抽气管道与镜筒相联接。

电源柜由高压发生器、励磁电流稳流器和各种调节控制单元组成。

第一章至第七章介绍扫描电镜基础知识、电子束与样品的相互作用、工作原理与结构、图像衬度与成因、图像质量与操作要点、几种成像技术、电镜安装与验收;第八章与第九章分别介绍能谱仪的结构、原理和应用技术;第十章为样品制备。全书以实用为目的,结合材料学科的特点,在理论阐述基础上,提供切实可行的实验技术。

目录

第一章 基础知识

一、分辨率和光的衍射

二、电子波和电磁透镜

三、电磁透镜的像差

四、几种显微镜的比较

小结

第二章 电子束与样品的相互作用

一、散射

二、相互作用区

三、样品受激发出射的主要信号

小结

第三章 扫描电镜的工作原理和结构

一、常用概念

二、扫描电镜的结构

三、扫描电镜分类

小结

第四章 扫描电镜图像衬度和成因

一、形貌衬度

二、成分衬度

小结

第五章 扫描电镜图像质量和操作要点

一、衬度阈

二、分辨率限度

三、电子束斑直径与束流的关系

四、操作要点

小结

第六章 扫描电镜几种成像与衍射技术

一、低电压成像技术

二、低真空成像技术

三、环境扫描成像技术

四、电子背散射衍射技术

小结

第七章 扫描电镜的安装和验收

一、安装

二、验收

小结

第八章 X射线能谱仪

一、x射线的产生和与物质的相互作用

二、能谱仪的结构

三、工作原理

四、能谱仪的分析特点与应用

五、能谱仪的安装和验收

六、X射线分析限度

七、硅漂移探测器

小结

第九章 X射线能谱仪分析技术

一、与采谱有关的几个参数

二、电镜加速电压的选择

三、X射线吸收程

四、定性分析

五、定量分析

六、颗粒检测技术

七、能谱仪的维护和校准

八、能谱仪与波谱仪的比较

小结

第十章 样品制备技术

一、取样

二、清洁

三、安装

四、样品截面的制备

五、镀膜

六、微区成分分析样品制备技术

小结

参考文献

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