实验2 电子显微镜的原理及使用
扫描电子显微镜的结构原理和功能用途
扫描电子显微镜的结构原理和功能用途扫描电镜简介电子源发射的电子束经过电磁透镜的电子光学通路聚焦，电子源的直径被缩小到纳米尺度的电子束斑，与显示器扫描同步的电子光学镜筒中的扫描线圈控制电子束，在样品表面一定微小区域内，逐点逐行扫描。
电子束与样品相互作用，从样品中发射的具有成像反差的信号，由一个适当的图像探测器逐点收集，并将信号经过前置放大器和视频放大器,用调制解调电路调制显示器上相对应显示像素的亮度，形成我们人类观察习惯的，反映样品二维形貌的图像或者其他可以理解的反差机制图像。
由于图像显示器的像素尺寸远远大于电子束斑尺寸，（0.1mm/1nm=100,000倍）而且显示器的像素尺寸小于等于人类肉眼通常的分辨率，这样显示器上的图像相当于把样品上相应的微小区域进行了放大。
通过调节扫描线圈偏转磁场，可以控制电子束在样品表面扫描区域的大小，理论上扫描区域可以无限小，但可以显示的图像有效放大倍数的限度是扫描电镜分辨率的限度。
模拟图像扫描系统：样品上每个像素模拟信号直接调制阴极射线管对应显示像素的亮度，由于生成一幅高质量图像一般需要数秒或者数十秒/帧，所以模拟电镜使用慢余辉显像管终端显示一幅活图像，为了便于在显像管上观察图像，需要暗室，操作者可按照一定规程调整仪器参数，如图像聚焦，移动样品台搜索感兴趣区域，调节放大倍数，亮度对比度，消象散等从而获得最佳的图像质量。
模拟图像输出采用高分辨照相管，用单反相机直接逐点记录在胶片上，然后冲洗相片。
自1985年以来，模拟图像电镜已经被数字电镜取代。
数字图像扫描系统：样品上每个像素发出的成像信号，被图像探测器探测器后，经过前置放大器，和视频放大器放大，直接进行信号数字化，然后存储在图像采集卡的帧存器，形成数字图像数据，图像数据可被电镜操作软件读取，操作者在图形交互界面（GUI)上对图像进行调整控制，并把调整好的数字图像存储在计算机中硬盘中。
模拟控制是控制信号不经过计算机软件,直接由操作台按键旋钮等对执行机构进行控制,属于人工手动控制,控制精度由操作者观察仪表盘的变化决定.例如高压电源,扫描线圈,探测器电源,电子枪控制，磁透镜控制,样品台的运动控制等等。
扫描电子显微镜及能谱仪SEM
扫描电子显微镜及能谱仪SEM扫描电子显微镜及能谱仪SEM扫描电子显微镜及能谱仪SEM是一种强大的实验仪器，它能够帮助我们开启微观世界的大门，从而深入了解物质在最基本层面的性质和结构。
本文将在以下几个方面对SEM及其应用进行介绍。
一、扫描电子显微镜SEM的原理扫描电子显微镜SEM是一种采用电子束的显微镜，通过高能电子束与样品相互作用，透过扫描线圈产生扫描信号，实现对样品表面形貌的观察和获取高清晰度的图像。
SEM和光学显微镜有很大的不同，光学显微镜是使用光来观察物质的显微镜，而SEM则是使用电子来观察物质。
扫描电子显微镜SEM的工作原理主要分为以下三个步骤：1、获得高能电子束：扫描电子显微镜SEM内部有个电子枪，电子枪发射出的电子经过加速器的加速器和聚焦极的聚焦，成为高能电子束。
2、扫描样品表面：高能电子束射向样品表面，样品表面反弹回来的电子信号被SEM仪器捕获。
3、产生扫描信号：把从样品表面反弹回来的电子信号进行放大，形成显微图像。
二、能谱仪的原理能谱仪是SEM中的重要组成部分，它可以检测电子在样品中的反应和监测样品中所含的化学元素，以及相应元素的含量。
能谱仪的工作原理是通过检测样品产生的X射线来分析样品组成，电子束与样品相互作用，产生一系列的X射线能量峰值。
每个元素都有不同能级的电子，其X射线产生的能量也分别对应不同的峰值。
因此，通过表征能谱仪所发现的不同X射线能量峰的位置和强度，可以确定样品中所含元素。
三、SEM的应用1、矿物学SEM被广泛应用于矿物学研究中，因为它能够提供很高的图像分辨率。
将样品与高能电子束相互作用可使样品表面反射的电子被收集，从而形成高分辨率的矿物学图像。
2、材料科学在材料科学中，SEM被用于表面形貌研究以及微观结构解析。
通过SEM可以获取材料的内部结构和力学特性，为材料研发和工业应用提供了有力支持。
3、医学SEM在医学领域也有极为重要的应用，例如用于人体组织医学研究。
SEM可以提供高质量且精细的人体组织图像，进一步促进了医学领域的研究和治疗。
利用电子显微镜观察原子结构
利用电子显微镜观察原子结构在纳米科技领域的迅速发展中，电子显微镜被广泛应用于观察物质的微观结构。
尤其是利用电子显微镜观察原子结构，可以揭示物质的基本组成和排列方式，为研究者提供了宝贵的信息。
本文将介绍电子显微镜的工作原理和应用，以及在观察原子结构方面的重要意义。
一、电子显微镜的工作原理电子显微镜是一种利用电子束来观察物体的显微镜。
相比传统光学显微镜，电子显微镜具有更高的分辨率和放大倍数。
其工作原理主要包括以下几个步骤：1. 电子源发射：电子显微镜使用热阴极或冷阴极作为电子源，通过加热或电子枪发射出高速的电子束。
2. 加速：电子束经过加速电场加速至较高能量，通常为几千至数十万伏特。
3. 束缚：电子束经过准直孔和轴孔束缚系统束缚为平行束。
4. 预处理：束缚后的电子束经过减速和聚焦装置调整为合适的电子束直径和亮度。
5. 对物体进行照射与扫描：电子束照射到待观察的样品表面，然后通过扫描线圈对样品表面进行扫描。
6. 接收、处理与成像：电子显微镜中的探测器接收到被样品散射的电子，并将其转换为电信号。
信号经过放大、滤波和进行数字化处理后，通过电子显微镜的显示器或摄像机产生图像。
二、观察原子结构的方法和技术1. 原子力显微镜（AFM）：原子力显微镜是一种靠探针的物理接触直接检测原子尺寸和高度等信息的显微镜。
通过探针与样品表面的相互作用力来获取形貌信息。
2. 透射电子显微镜（TEM）：透射电子显微镜通过将电子束穿过样品，使其透射后与投影屏膜或通过透射电子显微镜的摄像机捕捉到的图像形成原子分辨率的图像。
3. 扫描隧道显微镜（STM）：扫描隧道显微镜通过利用扫描探针与样品表面之间的隧穿电流来测量样品表面的形貌和电子密度等信息。
可以实现原子分辨。
三、观察原子结构的意义观察原子结构对于理解物质的性质和行为具有重要意义。
以下是几个观察原子结构的意义示例：1. 揭示物质性质：观察原子结构可以了解物质的基本组成和排列方式，从而揭示其性质和特性。
扫描电子显微镜的原理及应用实验
扫描电子显微镜的原理及应用实验1. 简介扫描电子显微镜（Scanning Electron Microscope，SEM）是一种利用电子束扫描样品表面并获取图像的仪器。
相比传统的光学显微镜，扫描电子显微镜具有更高的分辨率和更大的深度视野，能够观察到更加细微的结构和表面形貌。
2. 原理扫描电子显微镜的工作原理是利用电子束与样品相互作用并产生不同信号的原理。
主要包括以下几个步骤：2.1 电子束产生扫描电子显微镜使用热阴极或场发射阴极产生电子束。
电子束经过聚焦系统的聚焦后，形成一个细小的束斑。
2.2 电子束扫描和探测电子束通过扫描线圈进行水平和垂直方向的扫描。
样品的表面与电子束相互作用，产生多种信号，如二次电子（Secondary Electrons，SE）、反射电子（Backscattered Electrons，BSE）等。
2.3 信号响应与检测不同的信号在显微镜中被收集和检测。
二次电子主要用于获得样品表面拓扑信息，反射电子则用于获取样品的组成成分和晶体结构信息。
2.4 图像重建和显示收集到的信号经过放大、调制、转换等处理后，通过显示器显示出样品的图像。
图像的亮度和对比度可以通过调节各种参数来优化。
3. 应用实验3.1 表面形貌观察利用扫描电子显微镜可以观察到样品表面的形貌特征，例如微观纹理、晶体结构等。
这对于材料科学、地球科学以及生物学等领域的研究具有重要意义。
3.2 粒径测量通过扫描电子显微镜观察样品表面的颗粒，可以进行颗粒的粒径测量。
结合适当的图像处理软件，可以对颗粒的大小、形状等进行分析。
3.3 成分分析通过检测反射电子信号，可以分析样品的成分和元素分布情况。
利用能谱仪，可以进行能谱特征分析，获得样品中元素的种类和含量。
3.4 结构分析扫描电子显微镜可以观察到样品的晶体结构和纹理信息。
结合电子衍射技术，可以进一步分析样品中的晶体结构、晶体取向以及晶界等细节。
3.5 故障分析对于材料科学和工程领域的故障分析，扫描电子显微镜是一种常见且有效的工具。
电子显微镜实训报告
一、实训目的本次电子显微镜实训的主要目的是使学员掌握电子显微镜的基本操作方法和应用技巧，了解电子显微镜在生物学、材料科学、医学等领域的应用，提高学员的实验操作能力和科研素养。
二、实训环境实训地点：XX大学实验室实训设备：电子显微镜、计算机、显微镜附件等三、实训原理电子显微镜是一种利用电子束作为光源的显微镜，具有极高的分辨率和放大倍数。
电子显微镜分为透射电子显微镜（TEM）和扫描电子显微镜（SEM）两种类型。
本次实训主要针对透射电子显微镜（TEM）进行操作。
四、实训过程1. 电子显微镜的组装与调试首先，学员需要了解电子显微镜的结构和组成，包括电子枪、透镜、样品台、真空系统等部分。
然后，按照操作规程组装电子显微镜，并进行调试，确保电子显微镜正常运行。
2. 样品制备在实验过程中，需要制备合适的样品。
样品制备方法包括：切片、超薄切片、冷冻切片等。
学员需要根据实验要求选择合适的样品制备方法，并对样品进行染色、脱水、包埋等处理。
3. 电子显微镜操作（1）调整电子显微镜的真空度，确保样品台处于真空状态。
（2）调整电子枪的加速电压，使电子束达到合适的能量。
（3）调整透镜，使电子束聚焦在样品上。
（4）观察样品，调整显微镜的聚焦、对焦、亮度等参数，以获得清晰的图像。
4. 图像采集与处理（1）使用电子显微镜的相机或计算机采集图像。
（2）对采集到的图像进行预处理，包括对比度、亮度、裁剪等操作。
（3）使用图像处理软件对图像进行进一步分析，如测量、计算等。
五、实训结果通过本次实训，学员掌握了电子显微镜的基本操作方法和应用技巧，了解了电子显微镜在生物学、材料科学、医学等领域的应用。
以下为部分实训结果：1. 学员成功组装和调试了电子显微镜，使其正常运行。
2. 学员掌握了样品制备方法，制备了符合实验要求的样品。
3. 学员能够熟练操作电子显微镜，调整显微镜的聚焦、对焦、亮度等参数，获得清晰的图像。
4. 学员能够使用图像采集设备和图像处理软件进行图像采集和处理。
电子显微镜实验报告
电子显微镜实验报告电子显微镜实验报告引言：电子显微镜（Electron Microscope，简称EM）是一种利用电子束来观察物质微观结构的仪器。
与光学显微镜相比，电子显微镜具有更高的分辨率和放大倍数，能够观察到更小的细微结构。
本实验旨在通过使用电子显微镜，观察和分析不同样本的微观结构，以及了解电子显微镜的工作原理和操作技巧。
实验材料和仪器：本次实验使用的材料包括金属样品、植物细胞样品和昆虫组织样品。
实验所使用的仪器为电子显微镜，包括扫描电子显微镜（Scanning Electron Microscope，简称SEM）和透射电子显微镜（Transmission Electron Microscope，简称TEM）。
实验步骤：1. 样品制备：将金属样品切割成薄片，植物细胞样品进行固定和切片，昆虫组织样品进行化学处理和切片。
2. SEM观察：将样品放置在SEM的样品台上，通过控制电子束的扫描范围和电子束的强度，观察样品表面的微观结构。
3. TEM观察：将样品制备成透明薄片，放置在TEM的样品台上，通过控制电子束的透射范围和电子束的强度，观察样品内部的微观结构。
4. 结果分析：根据观察到的图像，分析样品的微观结构、形态和组成。
实验结果：1. 金属样品观察：通过SEM观察，我们可以清晰地看到金属表面的晶粒结构和纹理。
不同金属的晶粒大小和排列方式也可以通过SEM图像进行比较分析。
2. 植物细胞样品观察：通过TEM观察，我们可以观察到植物细胞的细胞壁、细胞质、细胞核和细胞器等微观结构。
通过比较不同类型的细胞样品，我们可以了解不同细胞的结构和功能差异。
3. 昆虫组织样品观察：通过SEM和TEM观察，我们可以观察到昆虫组织的外部形态和内部结构。
例如，昆虫的触角、翅膀和腿部等结构可以通过SEM观察到其表面形态，而昆虫的神经系统和内脏器官可以通过TEM观察到其内部结构。
讨论与总结：通过本次实验，我们深入了解了电子显微镜的工作原理和操作技巧，并成功观察到不同样品的微观结构。
扫描电子显微镜工作原理
扫描电子显微镜工作原理
扫描电子显微镜（Scanning Electron Microscope，SEM）是一种利用电子束扫描样品表面并通过感应信号形成显像的仪器。
其工作原理如下：
1. 电子源发射电子束：SEM中有一个电子枪，用于产生高能电子。
电子枪中通常会使用热阴极，通过加热或电子轰击方式将电子从阴极中释放出来。
2. 高能电子束聚焦：释放出来的电子会受到聚焦系统的控制，将电子束聚焦成一个非常细小的束斑。
聚焦系统通常包括透镜或电磁镜等。
3. 电子束扫描：经过聚焦的电子束被定向扫描到样品表面。
样品通常需要先制备成非导电表面或镀上导电层，以便电子束能够顺利地与样品相互作用。
4. 电子-样品相互作用：电子束与样品表面相互作用会产生多种效应，如散射、反射、透射等。
其中最常用的效应是二次电子发射（secondary electron emission）和后向散射电子（backscattered electron）的产生。
5. 信号收集：通过安装在SEM中的多种探测器，可以收集和测量与电子-样品相互作用相关的信号。
常用的探测器包括：二次电子探测器、后向散射电子探测器、X射线能谱仪等。
6. 信号转换和处理：收集到的信号会经过放大、滤波、数字化
等处理，并转化成图像或谱图。
7. 图像显示：最后，处理好的信号通过计算机和显示器进行图像重建和显示，使得研究人员可以观察到样品表面的微观结构和形貌。
扫描电子显微镜通过以上步骤实现样品表面的高分辨率成像，并能提供有关样品表面化学元素的分布信息。
它在材料科学、生物学、纳米学等领域发挥着重要作用。
环境扫描电子显微镜的原理与应用研究
环境扫描电子显微镜的原理与应用研究环境扫描电子显微镜是一种应用广泛的高端科技仪器，可以帮助科学家们观察材料的微观结构、成分及表面形态等信息。
在现代科学研究中，它已被广泛应用于材料、物理、化学、生物、医学等众多领域，并成为了当今先进材料技术和纳米科技的重要手段。
一、环境扫描电子显微镜的原理环境扫描电子显微镜是通过沿用扫描电子显微镜的原理，将高能电子束击中了表面形貌转化为表征明亮程度的电信号。
与传统的扫描电子显微镜相比，环境扫描电子显微镜有一个重要的不同之处，即它可以在大气等环境下对样品进行观察，而传统的扫描电子显微镜是需要真空环境下进行的。
在实际运用环境扫描电子显微镜进行观测时，首先需要将样品放置在样品台上，然后的就是将高能电子束照射到样品上，当电子束照射到样品表面时，会产生大量的电子，这些电子会被引导到荧光屏上成像，从而得到具体的图像。
图片成像的亮暗程度取决于样品表面的几何形貌。
当样品表面凸起时，高于周围面区，所以投射在屏幕上的电子数目更多，图片也会更亮。
二、环境扫描电子显微镜的应用环境扫描电子显微镜应用所涉及的领域极其广泛，例如在纳米材料领域中，人们可以通过使用环境扫描电子显微镜来观察分子薄膜、纳米材料和生物分子等结构和形貌进行分析。
而在材料领域方面，通过环境扫描电子显微镜可以观测大尺寸非平面样品的表面形貌、厚度和其他形状的位置信息等，这种技术被广泛应用于表面粗糙度、表面平整度和表面摩擦等方面的研究。
环境扫描电子显微镜还被广泛应用于生物医学领域，可以用于生物标本的超微结构分析、细胞成像和病毒颗粒的研究等。
同时还可以用于生物分子药物的研究、分选和制剂等等。
三、环境扫描电子显微镜的优势环境扫描电子显微镜与传统扫描电子显微镜的主要区别在于它可以在自然环境下直接观察样品。
这一技术上的优势非常显著，首先可以提高效率和得到更准确的结果。
运用环境扫描电子显微镜作为研究手段，可以省去制备前工序，缩短了研究所需时间，减少了实验者的劳动力成本；此外，该技术还可以在不破坏样品的情况下直观观察其形态、微观结构等信息，使得研究成果的可靠性大大提高。
扫描电子显微镜的原理及应用
扫描电子显微镜的原理及应用扫描电子显微镜（Scanning Electron Microscope，简称SEM）是一种使用电子束而不是光束的显微镜，它通过对被测样品表面进行扫描和检测，以获取高分辨率的图像。
SEM具有优秀的分辨率和放大倍数，被广泛应用于材料科学、生命科学、纳米技术、地质学等领域。
SEM的工作原理如下：1. 产生电子束：通过电子枪产生高能电子束，电子枪包括一个热阴极和一根聚焦的阳极。
电子束可以通过区域限制器（aperture）来控制束流的大小。
2.加速电子束：电子束通过电子镜来加速，这是一个由透镜组成的系统。
电子束在电子镜中得到聚焦，束流变窄，成为高能、高分辨率的束流。
3.扫描样品：样品被放置在SEM的样品台上，电子束通过磁场的作用进行X、Y方向扫描。
扫描电子镜的样品台通常也可以进行上下方向的运动，以获得不同深度的图像。
4.接收和检测：当电子束照射在样品表面上时，样品中发生的相互作用将会发射出各种信号，包括二次电子、透射电子、X射线以及退火融合过程产生的光谱信号等。
SEM通过收集并检测这些信号，并将其转化为电信号。
5.构建显像：电信号被转化为亮度信号，并用于构建图像。
SEM可以生成大量的图像类型，包括二次电子图像（SE图像）、透射电子图像（BSE图像）、X射线能谱图（EDS图像）等。
6.分析和测量：SEM可以提供非常详细的样品表面形貌信息，包括形貌、尺寸、形状、纹理等。
还可以使用EDS技术分析样品的化学元素组成。
SEM的应用范围十分广泛：1.材料科学：SEM可以研究材料的微观结构、相变过程、表面形貌以及晶格结构等。
它可以用于分析金属、陶瓷、纤维、塑料等材料的微观结构，从而改进材料的性能和开发新材料。
2.生命科学：SEM非常适合观察生物样品的微观结构，如昆虫、细胞、细菌等。
它可以研究生物样品的组织结构、表面形貌，以及细胞壁、细胞器等微观结构。
3.纳米技术：SEM可以观察和测量纳米级别的颗粒、膜、纳米线、纳米管等纳米材料。
实验二细胞的超微结构—透射电镜下的细胞器
实验二细胞的超微结构—透射电镜下的细胞器实验目的：通过使用透射电子显微镜观察和研究细胞的超微结构，了解细胞器的形态和组织，以及其在细胞功能中的作用。
实验原理：透射电子显微镜是一种利用电子束通过样品的原理进行显微观察的仪器。
相比传统光学显微镜，透射电子显微镜具有更高的分辨率和放大倍数。
实验步骤：1.准备样品：使用透射电子显微镜需要制备薄片样品。
将细胞或组织固定、切片和上染色剂等。
2.调整放大倍数：根据需要观察的细胞器，调整透射电子显微镜的放大倍数。
3.开始观察：将样品放入透射电子显微镜中，调整焦距和对比度，开始观察细胞超微结构。
4.记录结果：使用电子显微镜拍摄或记录所见到的细胞器的图像和形态。
根据观察结果，对细胞器的结构和功能进行分析和讨论。
实验结果：观察细胞的超微结构可以看到许多细胞器，如细胞核、线粒体、内质网、高尔基体、溶酶体等。
细胞核是细胞的控制中心，一般位于细胞的中央。
在透射电镜下观察，可以看到核膜（由内核膜和外核膜组成）、核孔、核仁等结构。
核膜通过核孔与细胞质相连，核仁是RNA合成的地方。
线粒体是细胞的能量中心，通过细胞呼吸产生ATP。
在透射电镜下观察，线粒体呈棒状或梭形，内部含有许多内膜，并形成一系列被称为嵴（cristae）的褶层。
嵴上含有许多氧化酶，参与细胞呼吸。
内质网是细胞的重要细胞器之一，两个片层之间的空腔称为内质网腔。
内质网膜上覆盖着许多小颗粒，称为核糖体。
内质网分为粗面内质网和平滑内质网，前者存在核糖体，用于蛋白质合成，后者没有核糖体，参与脂质代谢和钙离子存储。
高尔基体是细胞的分泌细胞器，具有分泌蛋白质、糖蛋白质和磷脂等功能。
高尔基体由多个平面被膜囊构成，形成一系列被称为囊泡的结构。
在透射电镜下可以看到高尔基体具有一层由囊泡组成的堆叠结构。
溶酶体是细胞的消化系统，其内部含有多种水解酶。
溶酶体呈球状或椭圆形，在透射电镜下可以看到其内部含有酶泡。
溶酶体参与细胞内的废物降解和吞噬体的形成。
电子显微镜技术在物理实验中的应用教程
电子显微镜技术在物理实验中的应用教程概述：电子显微镜技术是一种能够以高分辨率观察物质微观结构和表面形貌的先进技术。
本文将介绍电子显微镜技术在物理实验中的应用，并分享一些相关的实用技巧和注意事项。
一、电子显微镜的原理电子显微镜利用电子束取代了光束，通过对电子与物质相互作用的分析，得到物质样品的高清晰度影像。
相比传统的光学显微镜，电子显微镜具有更高的分辨率和更大的放大倍率。
二、样品制备在使用电子显微镜前，首先需要制备合适的样品。
对于固体样品而言，可以通过切片技术将其切成非常薄的横截面片。
对于液体样品，可以采用冷冻技术制备固态样品，或者利用快速冷冻技术直接观察液相样品。
三、样品处理在将样品放入电子显微镜前，还需要进行一些样品处理工作。
例如，有些样品可能需要表面镀金以增加导电性，以便电子束能够穿透样品并形成影像。
同时，必须确保样品表面光滑，以免影响成像质量。
四、电子显微镜的使用1. 真空环境电子显微镜必须在真空环境中进行操作。
因此，在使用之前需要确保仪器已经抽气并达到所需真空度。
在操作过程中要避免打开仪器门，以免影响真空度。
2. 加热技术有些样品需要在一定的温度下观察，因此，电子显微镜通常配备了加热台。
在加热样品时，要注意温度的控制，避免超过样品的承受范围。
3. 操作技巧在使用电子显微镜时，需要注意避免电子束对样品的长时间暴露，以免损坏样品。
此外，还要注意调整对焦以及亮度和对比度的设置，以获得最佳的图像质量。
五、电子显微镜的应用1. 纳米材料分析电子显微镜具有较高的分辨率，可以用于分析纳米材料的结构和形态。
通过观察和测量纳米材料的形貌和尺寸，可以深入了解其物理性质和表现。
2. 界面观察电子显微镜可以用于观察材料的界面结构和相互作用。
对于复杂的材料体系，通过对界面结构的分析可以揭示其性能和功能。
3. 结构表征电子显微镜可以用于观察材料的晶体结构和缺陷。
通过分析材料的晶格结构、晶体方向和晶体缺陷，可以揭示材料的力学性能和热学性质。
电子显微镜原理
电子显微镜原理电子显微镜是一种利用电子束来取代光束的显微镜，它可以在更高的分辨率下观察样本。
电子显微镜原理主要基于电子的波粒二象性和电子与物质相互作用的原理。
在电子显微镜中，电子束通过样本时会发生散射、透射等现象，这些现象被用来生成样本的影像。
本文将介绍电子显微镜的基本原理及其工作过程。
首先，电子显微镜的工作原理基于电子的波粒二象性。
根据德布罗意波长公式，电子的波长与其动量成反比，因此高速电子的波长非常短。
相比之下，光的波长在可见光范围内，远大于电子的波长。
这就意味着，电子具有更高的分辨率，可以观察到更小尺度的结构。
其次，电子与物质的相互作用也是电子显微镜原理的关键。
当电子束穿过样本时，会与样本中的原子核和电子发生相互作用，包括散射、透射、吸收等现象。
这些相互作用会导致电子束的能量损失和偏转，从而产生散射电子、透射电子等。
通过探测这些与电子-样本相互作用相关的信号，可以获得样本的结构和成分信息。
在电子显微镜中，有两种常用的成像模式，即透射电子显微镜（TEM）和扫描电子显微镜（SEM）。
在TEM中，电子束穿过样本后形成透射电子，通过透射电子成像得到样本的内部结构信息。
而在SEM中，电子束在样本表面产生散射电子，通过探测这些散射电子来获取样本表面的形貌和成分信息。
两种成像模式各有优势，可以用来观察不同尺度和性质的样本。
除了成像模式，电子显微镜还可以进行能谱分析和衍射分析。
能谱分析是通过探测样本散射电子的能量来确定样本的成分和化学状态，从而获得元素分布和化学信息。
而衍射分析则利用电子束与晶体结构相互作用的衍射现象，可以确定样本的晶体结构和晶面间距。
总的来说，电子显微镜利用电子的波粒二象性和电子与物质的相互作用原理，可以实现对样本更高分辨率的观察和分析。
它在材料科学、生物学、纳米技术等领域发挥着重要作用，为人们深入理解微观世界提供了有力的工具。
电子行业电子显微镜培训资料
电子行业电子显微镜培训资料1. 介绍电子显微镜是电子行业常用的一种高分辨率显微镜，它利用电子束而不是光束来形成样品的放大图像。
本文将介绍电子显微镜的原理、应用以及操作技巧等方面的知识，帮助读者快速上手使用电子显微镜。
2. 原理电子显微镜的工作原理是利用电子束的物质波性质和电子-样品之间的相互作用来形成图像。
电子束由电子枪产生，经过透镜系统聚焦后，照射到样品上。
样品与电子束相互作用后，电子束经过检测和放大后被转换为图像。
3. 应用3.1 纳米材料研究电子显微镜在纳米材料研究方面具有很强的应用价值。
通过电子显微镜，可以观察到纳米级别的材料微观结构，了解其形貌、晶格、成分等信息。
这对于纳米材料的研究和开发具有重要意义。
3.2 薄膜检测电子显微镜可以用于薄膜的表面形貌和厚度的检测。
通过观察薄膜的显微结构，可以判断薄膜的质量和均匀性。
此外，还可以使用EDS能谱仪对薄膜的成分进行分析，为薄膜制备提供参考依据。
3.3 生物样品研究电子显微镜在生物样品研究方面也起到了关键作用。
通过电子显微镜，可以观察到细胞、细胞器和分子级别的生物样品结构，揭示其形态、组织和功能等方面的信息。
这对于生物学研究和医学诊断具有重要意义。
4. 操作技巧4.1 样品制备在使用电子显微镜之前，需要对样品进行制备。
一般来说，样品应尽量薄且均匀，以便电子束能够透射样品，并产生清晰的图像。
常用的样品制备方法包括切片、离子薄化和凝胶浸渍等。
4.2 仪器调试在开始观察之前，需要对电子显微镜进行调试。
主要包括电子束的对准、聚焦和亮度调节等方面。
通过调试，可以得到清晰且饱满的图像。
4.3 图像获取在操作电子显微镜时，需要选取合适的放大倍数和曝光时间，以获得清晰的图像。
此外，操作人员还需要注意操作规范，避免样品受到过度曝光或破坏。
5. 安全注意事项在使用电子显微镜时，需要注意以下安全事项：•注意保持仪器的清洁和干燥，避免污染样品和仪器本身。
•操作人员应穿戴防护服和手套，以防止样品污染和对人体的伤害。
实验2电子显微镜的原理及使用
实验2电子显微镜的原理及使用摘要：电子显微镜（electron microscope，简称EM）是一种利用电子束而不是可见光作为照射源来观察样品的显微技术。
本实验将介绍电子显微镜的原理，包括扫描电子显微镜（Scanning Electron Microscope，简称SEM）和透射电子显微镜（Transmission Electron Microscope，简称TEM）的使用方法。
一、电子显微镜的原理电子显微镜原理是基于波粒二象性原理，即电子具有波粒二重性。
在电子显微镜中，聚焦电子束被用来照射样品，并与样品上的原子发生相互作用。
感应到的信号可用于构建样品的高分辨率图像。
1.扫描电子显微镜（SEM）原理：SEM主要用于观测样品表面的形貌和表面物质的分布情况。
工作原理如下：（1）在SEM中，电子源产生的电子束被聚焦到极小的直径上。
（2）扫描线圈在样品表面扫描，与样品表面的电子发生相互作用。
（3）感应到的二次电子、反射电子、辐射X射线等信号被接收和放大。
（4）通过对接收到的信号进行处理和解释，形成具有表面形貌特征的样品图像。
2.透射电子显微镜（TEM）原理：TEM主要用于观测样品内部的结构和成分分布情况。
工作原理如下：（1）在TEM中，电子源产生的电子束被透射到极薄样品中。
（2）样品与电子束相互作用，透射电子被形成一个投影图像。
（3）通过透射电子图像的探测和记录，可观察到样品内部的结构和成分。
二、电子显微镜的使用方法1.SEM的使用方法：（1）打开SEM系统并预热，确定系统已处于真空状态。
（2）调节电子束的亮度和聚焦，以获得清晰的图像。
（3）将样品安装在样品台上，并通过调整样品台的位置以及倾斜角度来获得所需的视角。
（4）调整工作距离和放大倍数以获得最佳的图像质量。
（5）选择合适的探测器用于接收来自样品的信号。
（6）观察图像，必要时进行图像处理和分析。
2.TEM的使用方法：（1）打开TEM系统并预热，确保系统已处于真空状态。
电子显微镜原理：电子束与样本相互作用
电子显微镜原理：电子束与样本相互作用电子显微镜（Electron Microscope，简称EM）是一种使用电子束来观察微观结构的显微镜。
与光学显微镜不同，电子显微镜使用电子而不是可见光，能够获得更高的空间分辨率。
以下是电子显微镜的基本原理，主要集中在电子束与样本相互作用的方面：1. 电子束的产生：电子显微镜使用电子枪产生高速电子束。
电子枪中的热阴极或场发射阴极产生电子，然后通过电场和磁场聚焦成一束电子。
2. 电子束的聚焦：通过磁透镜和电透镜，电子束被聚焦成一个细小的束流。
这种聚焦作用使得电子显微镜具有极高的空间分辨率，可以观察到微观尺度的细节。
3. 电子束与样本的相互作用：透射电子显微镜（Transmission Electron Microscope，简称TEM）：电子束穿透样本，样本中的不同区域对电子的散射程度不同。
根据电子的透射情况，形成投影图像。
通过调整电子束的透射程度，可以获得不同深度的截面图像，实现对样本内部结构的高分辨率观察。
扫描电子显微镜（Scanning Electron Microscope，简称SEM）：电子束扫描样本表面，与样本表面的原子产生相互作用。
样本表面的原子会发射出不同的信号，包括二次电子、反射电子、和吸收电子等。
这些信号被检测并用于形成样本表面的图像，从而实现对样本表面形貌的高分辨率观察。
4. 图像的形成：检测器捕捉样本与电子束相互作用产生的信号，并将其转化为电子显微镜图像。
这些图像展示了样本的微观结构，提供了高分辨率的表面或截面信息。
电子显微镜的优势在于其极高的空间分辨率，使其能够观察到微观世界中更小尺度的结构。
由于电子具有较短的波长，因此电子显微镜能够克服光学显微镜在分辨率上的限制。
这使得电子显微镜在材料科学、生物学、纳米技术等领域中得到广泛应用。
SEM实验报告_2
一、 实验目的1.了解扫描电镜的用途、结构及基本原理；2.了解扫描电镜的样品制备；3.上机操作，利用扫描电镜电子信号观察样品的形貌。
二、实验仪器SU8010型扫描电子显微镜三、实验原理本次实验的工作原理为：由电子枪发射出来的电子束，经栅格聚焦后，在加速电压作用下，经过二至三个电磁透镜所组成的电子光学系统，电子束会聚成一个细的电子数聚镜筒 (电子光学系统) 显示和控制系统机柜(电路板、真空系统）探测器系样品室焦在样品表面。
在末级透镜上边装有扫描线圈，在它的作用下使电子束在样品表面扫描。
由于高能电子束与样品物质的交互作用，结果产生了二次电子信号。
这些信号被接收器接收，经放大后送到显像管的栅极上，调制显像管的亮度。
由于经过扫描线圈上的电流是与显像管相应的亮度一一对应，也就是说，电子束打到样品上一点时，在显像管荧光屏上就出现了一个亮点。
扫描电镜就是这样采用逐点成像的方法，由形貌衬度原理把样品表面不同的特征，按顺序，成比例地转换为视频信号，完成一帧图像，从而使我们在荧光屏上观察到样品表面的二次电子图像。
扫描电镜由下列四部分组成，主要作用简介如下：1、电子光学系统功能是产生具有一定能量、强度和直径的电子束，并将其照射到样品表面上。
其由电子枪、电磁透镜、光阑、样品室等部件组成。
为了获得较高的信号强度和扫描像，由电子枪发射的扫描电子束应具有较高的亮度和尽可能小的束斑直径。
有三组透镜，前两个为强磁透镜，用来缩小电子束光斑直径。
第三个是弱磁透镜，具有较长的焦距，在该透镜下方放置样品可避免磁场对二次电子轨迹的干扰。
为了降低电子束的发散程度，每级磁透镜都装有光阑；为了消除像散，装有消像散器。
样品室中有样品台和信号探测器，样品台还能使样品做平移、倾斜、转动等运动。
而扫描线圈通过双偏转扫描线圈的作用，使电子束在试样表面和荧光屏上实现同步水平（行扫）和同步垂直（帧扫）二维扫描。
2、信号收集处理系统样品在入射电子作用下会产生各种物理信号、有二次电子、背散射电子、特征X射线、阴极荧光和透射电子。
电子显微镜使用的实习报告
一、实习背景随着科学技术的不断发展，电子显微镜在材料科学、生物医学、地质学等领域的研究中发挥着越来越重要的作用。
为了提高自身的专业技能，深入了解电子显微镜的原理和使用方法，我参加了为期一个月的电子显微镜实习。
二、实习目的1. 熟悉电子显微镜的基本原理和结构；2. 掌握电子显微镜的操作技能；3. 学习样品制备、观察和分析方法；4. 培养独立思考和解决问题的能力。
三、实习内容1. 电子显微镜的基本原理电子显微镜是利用电子束代替光束来观察样品的显微镜。
其基本原理是：将电子束聚焦到样品上，根据样品对电子的散射、吸收、衍射等现象，获得样品的微观结构信息。
2. 电子显微镜的结构电子显微镜主要由以下几部分组成：（1）电子枪：产生电子束；（2）聚光镜：将电子束聚焦到样品上；（3）样品室：放置待观察的样品；（4）物镜：放大样品；（5）投影镜：进一步放大样品；（6）荧光屏：显示样品的图像。
3. 样品制备样品制备是电子显微镜观察的重要环节。
实习期间，我学习了以下样品制备方法：（1）切片法：将样品切成薄片，然后进行染色、脱水、包埋等处理；（2）透射电镜样品制备：将样品切成极薄的切片，进行染色、脱水、包埋等处理；（3）扫描电镜样品制备：将样品进行喷金、导电、固定等处理。
4. 操作技能实习期间，我掌握了以下操作技能：（1）电子显微镜的开关机操作；（2）电子显微镜的调焦、扫描、放大等操作；（3）样品的装载、观察、拍摄等操作；（4）电子显微镜的维护和保养。
5. 观察与分析实习期间，我观察了多种样品，如细胞、组织、矿物等。
通过对样品的观察，我学习了以下分析方法：（1）形态分析：观察样品的形状、大小、结构等；（2）成分分析：分析样品的元素组成、化学成分等；（3）结构分析：分析样品的晶体结构、分子结构等。
四、实习收获1. 理论知识：通过实习，我对电子显微镜的基本原理、结构、操作方法等理论知识有了更深入的了解；2. 实践能力：掌握了电子显微镜的操作技能，能够独立进行样品制备、观察和分析；3. 团队合作：在实习过程中，与同学互相学习、交流，提高了团队合作能力；4. 解决问题能力：在遇到问题时，通过查阅资料、请教老师，学会了如何独立思考和解决问题。
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显微镜(SEM)。
Charles Oatley
电子显微镜下的蚊子
一、电子显微镜
近年来，电镜的研究和制造有了很大的发展 。一方面，电镜的分辨率不断提高，透射电镜的 点分辨率达到了0.2-0.3nm，晶格分辨率已经达
到0.1nm左右，通过电镜，人们已经能直接观察
到原子像；另一方面，除透射电镜外，还发展了
Max Knoll(1897-1969) Ernst Ruska(1906-1988)
电子显微镜的分辨率可以达到纳米级(10-9m)。可 用来观察很多在可见光下看不见的物体,例如病毒。 Ruska获1986年度的诺贝尔物理学奖。
1952年，英国工程师Charles Oatley制造出了第一台扫描电子
和形貌。
作 业
• 1.结合理论教学并查阅资料简述扫描电镜
与透射电镜在原理、结构和应用方面的主
要区别。
• 2.结合录像，简述超薄切片制备技术的主
要过程。
扫描隧道显微镜及原理
扫描隧道显微镜图片
硅表面
纳米算盘
由单个原子构成 的“IBM”
4．分析电镜 分析电镜是利用电子射线轰击样品所产生的X射线或俄歇电 子对样品元素进行分析的一类电镜。其特点是能在观察超微结 构的同时，对样品中一个极微小的区域进行化学分析，从而在 超微结构水平上测定各种细胞结构的化学成分及其变化规律。 （1）分析TEM。在TEM上配备X射线能谱仪后即成为分析TEM ，目前很多100KV和200KV TEM都可以装上X射线检测附件，进行
可透过样品成为透射电子，将透过样品的透射电子
和散射电子用检测器接收成像，即成为扫描透射电 镜。这种电镜一般用场发射电子枪，兼有TEM、SEM 和分析电镜的特点，能观察较厚的样品，分辨本领 和成像质量都很好，是近年来电镜技术的最大改进 之一。
二、电子显微术
电镜具有很高的分辨本领，能观察极微小的 结构。但是电镜不能直接观察天然状态下的生物 标本，必须通过各种技术将生物标本制成特殊的 电镜生物样品，才能放入电镜进行观察，这些电 镜样品制备技术称为电子显微术。
透射电镜下根尖细胞的亚显微结构
透射电镜下细胞内膜 泡运输亚显微结构
内质网透射电镜图
2．扫描电镜（SEM）
扫描电镜即扫描电子显微镜（Scanning Electron Microscope，简称SEM）。主要用于观察样品的表 面形貌、割裂面结构、管腔内表面的结构等。
扫描电镜原理
工作原理：利用电子射线轰击样品表面，引起二次电
离子溅射仪
（2）生物标本割裂技术。 将生物标本放在特殊包埋剂中经冷冻或其他方法固化 ，然后把固化的标本割裂，暴露组织和细胞的内部结构， 再经干燥和导电后在 SEM下观察。这一技术使 SEM能观
察生物标本的内部结构，目前最常用的是冷冻割裂技术。
（3）铸型技术。 用铸型技术（如甲基丙烯酸酯）注入生物体的腔性器 官，制成铸型标本，可在SEM下观察管腔内表面的结构。 目前最常用的是血管铸型技术，用以研究微小血管的分布
实验二 电子显微镜的 原理及使用
光学显微镜的发明为人类认识微观世界提供了重
要的工具。随着科学技术的发展，光学显微镜因其有 限的分辨本领而难以满足许多微观分析的需求。上世 纪30年代后，电子显微镜的发明将分辨本领提高到纳 米量级，同时也将显微镜的功能由单一的形貌观察扩
展到集形貌观察、晶体结构、成分分析等于一体。人
透射电镜的结构：
主要由照明系统、样品室、成像系 统、真空系统、观察与记录系统、电源 及电器系统等六部分组成
根据加速电压的大小分为以下3种： （1）一般TEM。最常用的是100KV电镜。这种电镜分辨率 高（点0.3nm，晶格0.14nm），但穿透本领小，观察样品必须 很薄，约为30～100nm，如细胞和组织的超薄切片、复型膜和 负染样品等。相当普及。我校有这样的设备。 （2）高压TEM。目前常用的是200KV电镜。这种电镜对样 品的穿透本领约为100KV电镜的1.6倍，可以在观察较厚样品时 获得很好的分辨本领，从而可以对细胞结构进行三维观察。 （3）超高压TEM。目前已有500KV、1000KV和3000KV的超 高压TEM。这类电镜具有穿透本领强、辐射损伤小、可以配备 环境样品室及进行各种动态观察等优点，分辨率也已达到或超 过100KV电镜的水平。在超高压电镜上附加充气样品室，使人 们可以观察活细胞内的超微结构动态变化。
电子枪作为照明光源，从电子枪灯丝发射的电子束经
聚光镜会聚照射到样品上。带有样品结构信息的透射 电子（transmission electrons，TE）进入成像系统 ，被各级成像透镜聚焦、放大后，投射在观察荧光屏 上，形成透织和细胞内
部的超微结构以及微生物和生物大分子的全貌。
3．电子探针
电子探针主要用于探测微小区域的元素成分。
其原义仅是一个物理学名词，意指聚焦了的电子 束。当电子束照射样品表面时，可激发X射线，X 射线光量子的能量及波长与元素的原子序数有关 ，称为特征X射线。采用晶体分光光谱法测定X射
线的波长和强度来分析样品成分的仪器，称为X射
线分光光谱仪或电子探针；用锂漂移硅探头测定X 射线能量和强度的仪器称为X射线能谱仪。
2．与SEM有关的电子显微术 （1）SEM常规制样技术。SEM适合于研究生物样品的表 面特征，样品制备包括样品观察面的暴露、固定、干燥和 导电等步骤，使表面特征充分暴露而不变形。这一技术是 SEM样品制备的常规技术，主要用于组织、细胞、寄生虫等
表面形貌的研究。下图为SEM标本处理设备。
临界点干燥器
类认识微观世界的能力从此有了长足的发展。
电子显微镜技术（electron microscopy）是研究
细胞亚显微结构的有力手段，因此该技术是细胞生 物学的重要研究方法之一。 电子显微镜（electron microscope，EM）是以电子波作为光源，电磁场作 透镜，利用电子散射过程产生的信号进行显微成像
样品的元素分析。
（2）分析SEM。在SEM上配备X射线能谱仪后，便可兼有电 子探针分析样品化学成分的功能。
（3）扫描俄歇电镜。把SEM与俄歇电子能量分析仪相结合
，即成为扫描俄歇电镜，它能对样品表面进行微区元素分析， 是一种表面微观分析电镜。
5．扫描透射电镜
SEM中电子射线作用于样品后，其中一部分电子
（4）电镜细胞化学技术。 在超微结构水平上，通过电镜细胞化学反应来研究细胞成 分的分布和变化的方法称电镜细胞化学技术。这一技术把细胞 超微结构与其化学组成有机地结合起来，目前主要用于研究细 胞内各种大分子物质和酶的定位等。 （5）免疫电镜技术。 这是一种使抗原在超微结构水平上定位的技术，应用与抗 原相应的标记抗体，在电镜下观察标记物的位置，从而定位相 应抗原。这一技术具有灵敏度高、特异性强的特点。 （6）电镜放射自显影技术。 这是电镜技术与放射自显影技术相结合，观察放射性物质 在超微结构水平上的定位和变化，从而了解细胞的各种代谢活 动。这一技术使结构与功能的研究结合起来，是一种动态的研 究方法。
利用电子密度比标本高的重金属盐（如磷钨酸钠、醋酸
铀等）将生物标本包围起来，增强背景散射电子的能力以 提高反差，在黑暗的背景下显示标本的形态结构，称负染 色技术。这一技术操作简便，主要用于颗粒状标本（如细 菌、病毒、分离细胞器等）的研究。 （3）冷冻蚀刻技术。 在快速冷冻下对生物样品进行断裂、蚀刻和复型，制备 生物样品复型膜的技术称冷冻蚀刻技术。在电镜下观察复 型膜可获得立体感强的超微结构图像，主要用于生物膜结 构的研究。
多种电镜，如扫描电镜、分析电镜等。
1．透射电镜（TEM） 透射电镜即透射电子显微镜（Transmission Electron Microscope，简称TEM），通常称作电 子显微镜或电镜（EM），是使用最为广泛的一类 电镜。
工作原理：在细胞生物学上，可用于观察和研究
细胞内部的亚显微镜结构、蛋白质、核酸等生物大分 子的形态结构及病毒的形态结构。透射电子显微镜以
子等信号的发射，经检测装置接收后成像的一类电镜。 主要优点：景深长，所获得的图像立体感强，可用来
观察生物样品的各种形貌特征。
一些电镜图片
染色体
染色体
被精子包围的卵子
骨髓细胞
SARS
AIDS
人类红细胞
酵母
人类精子
依据性能不同主要分为： （1）一般SEM。目前一般扫描电镜采用热发射电子枪， 分辨率为6nm左右，若采用六硼化镧电子枪，分辨率可提高到 4～5nm。 （2）场发射电子枪SEM。由于场发射电子枪具有亮度高 、能量分散少，阴极源尺寸小等优点，这种电镜的分辨率已 达到3nm。场发射电子枪SEM的另一个优点是可以在低加速 电压下进行高分辨率观察，因此可以直接观察绝缘体而不发 生充、放电现象。 （3）生物用SEM。这种SEM备有冰冻冷热样品台，可把 含水生物样品迅速冷冻并对冰冻样品进行观察，可以减少化 学处理引起的人为变化，使观察样品更接近于自然状态。如 要观察内部结构，还可用冷刀把样品进行切开，加温使冰升 华，并在其上喷镀一层金属再进行观察，所有这些过程都在 SEM中不破坏真空的状态下进行。
的大型仪器设备。 电镜技术（又称电子显微术）是一门技术性很
强的综合性学科。就电镜技术而言，属现代物理学
范畴；就组织和细胞的超微结构（含超微病理）而
言，属现代分子细胞生物学及形态学范畴。
电子显微镜的发展史
1938年，德国工程 师Max Knoll和Ernst Ruska制造出了世界上 第一台透射电子显微镜 (TEM)。
电子显微术：将生物标本制成特殊的电镜观
察用生物样品的制备技术。
1．与TEM有关的电子显微术 （1）超薄切片技术。 超薄切片技术就是通过固定、脱水、包埋、切片和染
色等步骤，将生物标本切成薄于0.1μm的超薄切片的样品
制备技术，用于生物组织的内部超微结构研究。
超薄切片机局部
玻璃刀制作仪
（2）负染色技术。