Электронные микроскопы их виды и назначение: ЭЛЕКТРОННЫЙ МИКРОСКОП | Энциклопедия Кругосвет

Содержание

Обзор Электронные микроскопы, устройство, строение, виды

Электронные микроскопы

Как известно, для создания изображений световой микроскоп использует поток фотонов, проходящих через образец и собирающийся системой линз. В отличие от светового микроскопа электронный для этого использует пучок ускоренных электронов. Такой пучок создаётся системой электромагнитов из электронов, выходящих из металла вследствие его высокотемпературного нагрева. Вместо стеклянных линз в электронном микроскопе используются электромагнитные поля. Хотя электроны и фотоны имеют свойства как волны, так и частицы, их длины волн различаются примерно в 1000 раз. Длина волны электрона в пучке намного короче, чем у фотона. Поэтому разрешающая способность и увеличение электронного микроскопа намного выше, чем у обычного светового. Это позволяет электронным микроскопам «увидеть» структуры объектов размером около 10-12 м (1 пикометр).

С тех пор как был разработан первый электронный микроскоп прошло уже почти 100 лет, и современные модели способны давать увеличение до 50 млн крат, однако они все ещё работают по тому же принципу, что и 100 лет назад, и имеют связь между длиной волны электрона и разрешением. Электронные микроскопы имеют несколько ключевых особенностей в сравнении со световыми «коллегами»:

·         цена изготовления и обслуживании очень высока;

·         должны быть размещены в специальных помещениях, с отсутствием какого-либо магнитного поля;

·         объекты исследования должны находиться в вакууме;

·         в качестве объектов исследования нельзя использовать магнитные образцы;

·         в качестве объектов исследования нельзя использовать мелкодисперсные порошки, которые могут повредить насос, создающий вакуум;

·         образцы, не проводящие ток, перед исследованием подвергают специальной обработке, заключающейся в напылении тонкого слоя токопроводящего материала.

Электронные микроскопы делятся на 2 основных типа:

1. Просвечивающий (трансмиссионный)

Используется для исследования образцов, через которые могут проходить электроны. Поэтому образцы должны быть тонкими (менее 100 нанометров (10-9 м)). Изображение создается в результате прохождения пучка электронов через образец и их взаимодействия. Современные трансмиссионные электронные микроскопы могут достичь разрешения в 50*10-12 м (50 пикометров) с увеличением, более чем в 50 млн крат.

2. Растровый (сканирующий)

Создаёт изображения поверхности образца, при отражении от неё пучка электронов. Также от такого взаимодействия можно получить представление о составе образца. Поскольку эти микроскопы отображают только внешнюю часть образца, они обеспечивают более низкое разрешение изображения, чем просвечивающие. Однако по сравнению со световыми микроскопами, они могут обеспечить высокое качество трехмерных изображений поверхности образца.

3. Электронный цифровой микроскоп.

Оптический микроскоп, объектив которого соединен с электронной системой оцифровки изображения и вывода его на экран или программное обеспечение компьютера. Такой прибор не имеет привычных окуляров и производит прямую передачу изображения на дисплей.

Ознакомиться с ценами и купить электронные цифровые микроскопы можно в разделах: 
» Микроскопы для пайки и ремонта электроники »  
и
» Цифровые микроскопы и сканеры »
 каталога товаров.

Электронные микроскопы для образования и науки

FIBLYS — уникальный комплекс для мульти наноисследований, разработанный ведущими европейскими институтами совместно с производителями аналитического оборудования. Проект FIBLYS был представлен в сентябре 2010 г. и включает в себя современные методики создания наноструктур, исследования и модификации поверхности, такие как: SEM — сканирующий электронный микроскоп, FIB — сфокусированный ионный пучок, AFM — атомно-силовой микроскоп, TOF — времяпролетный масс-спектрометр, EDS — энергодисперсионный спектрометр, EBSD — детектор дифракции отраженных электронов. 

TESCAN EasyProbe позволяет применять его как в образовательных учреждениях, так и в производственных лабораториях. Электронные микроскопы с камерами для сверх больших образцов или с уникальной геометрией детекторов разрабатываются для решения нестандартных задач. Нестандартные фланцы или стенки камер могут быть разработаны и изготовлены при необходимости установки специализированных детекторов других производителей.

Мультимодальный голографический микроскоп Q-PHASE. C этим инструментом TESCAN вступает в новую для него область передовой оптической микроскопии. Q-PHASE является уникальным инструментом для количественного фазового анализа (QPI), основанным на запатентованной технологии голографической микроскопии с контролем когерентности излучения. Этот метод использует обычные некогерентные источники излучения (галогеновые лампы, светодиоды), обеспечивая QPI самого высокого качества без каких-либо ограничений. К тому же Q-Phase — это единственный на сегодня микроскоп, который реализует метод QPI в мутных (оптически непрозрачных) средах. Микроскоп Q-PHASE создан специально для наблюдения живых клеток вне организма. Метод основан на надежной платформе инвертированного просвечивающего микроскопа. Вся система помещена в инкубатор для контроля температуры и других параметров среды. Полностью моторизованная система удовлетворяет даже самым высоким требованиям в области автоматизации эксперимента.

VEGA EasyProbe – сканирующий электронный микроскоп с полностью интегрированной системой рентгеновского энергодисперсионного микроанализа (ЭДС). Панель инструментов микроанализа One-Touch EDX, встроенная в интерфейс управления микроскопа, позволяет одним касанием выводить результаты количественного анализа элементного состава непосредственно на «живое» изображение электронного микроскопа. Компактное и легко транспортируемое исполнение электронного микроскопа

Виды микроскопов и их характеристика • Классификация микроскопов

Если говорить совсем просто, оптический микроскоп – это прибор для изучения образцов с необходимым увеличением. Его основное предназначение – наблюдения крайне малых объектов, не видимых невооружённым глазом, например, исследование биологических препаратов на клеточном уровне или исследование микроструктур в материалах. В биологических исследованиях микроскоп необходим чтобы увидеть структуру образца, например, форму клетки, ее ядро. В промышленных лабораториях микроскоп необходим, например, для определения неметаллических включений в металлах, минерального состава породы, оценки структуры металлов и т.д.

Самыми важными элементами современного оптического микроскопа являются:

  • объективы,
  • окуляры,
  • промежуточные увеличители,
  • призмы,
  • конденсор.

Все эти элементы играют крайне важную роль в получении качественных изображений с минимальными искажениями по геометрии и цветопередачи. Чем выше класс оптики, тем качественнее изображение получает пользователь. Качество оптики значительно влияет на стоимость оборудования, поэтому необходимо, чтобы подбором микроскопов занимались эксперты, которые имеют опыт и необходимую квалификацию.

Конструкция микроскопа постоянно совершенствовалась. Первый микроскоп, состоящий по меньшей мере из двух линз, был изобретен в 1590 году нидерландскими мастерами Захарием Янсеном и Иоанном Липперсгеем. Микроскопы другого нидерландского мастера, Антуана ван Левенгука, использовались для первых наблюдений за микроорганизмами.

Первый микроскоп, состоящий из двух линз, изобретенный в 1590 году нидерландскими мастерами Захарием Янсеном и Иоанном Липперсгеем.

В отличие от этих устройств, современные модели используют для увеличения сложную систему, состоящую не из двух линз, а из целых оптических систем. Современные микроскопы для получения увеличенных изображений используют два основных элемента: объектив и окуляр. Объектив находится ближе к объекту, а окуляр используется непосредственно для наблюдения. В цифровых микроскопах вместо тубуса с окулярами используется цифровая камера. Окуляры микроскопа и объективы могут иметь различное увеличение. Обычно в микроскопе используется один набор окуляров и от 1 до 7 объективов.

Современные микроскопы исследовательского класса Leica DM4 и Leica DM

Классификация микроскопов

Хотя современные микроскопы представляют собой удобные устройства для детального изучения различных микрообъектов, не существует универсального инструмента, который будет эффективен во всех ситуациях.

Сегодня существует множество различных конструкций микроскопов для разных задач. Классификация микроскопов производится в зависимости от класса или конструкции. Сначала мы рассмотрим деление микроскопов на классы. В мировой практике все микроскопы делят на три класса в зависимости от исследований для которых они предназначены.

Классы микроскопов

  1. Рутинный класс – представлен микроскопами, предназначенными для простых, рутинных исследований и использования в образовательных учреждениях. Микроскопы этого класса имеют ограниченные возможности по модернизации. Эти микроскопы являются самыми доступными по цене, часто представлены в базовых конфигурациях. Микроскопы рутинного класса Leica DM500, Leica DM750P, Leica DM750
  2. Лабораторный класс — представлен микроскопами, предназначенными для длительных сложных исследований. Микроскопы имеют широкие возможности по модернизации и для них доступны все методы контрастирования. В этих микроскопах используется оптика выше классом и с большим полем зрения чем на рутинных микроскопах. Эти микроскопы могут иметь кодированные элементы и частичную моторизацию. Цена на самый простой микроскоп лабораторного класса в 3-5 раз выше чем стоимость рутинной модели. В нашем каталоге можно найти флуоресцентный микроскоп лабораторного класса Leica DM2000. Он подходит для решения сложных задач в различных областях применения. Благодаря модульной конструкции устройство можно адаптировать для каждого отдельного случая. Если говорить в общем, то любой флуоресцентный микроскоп предоставляет широкие функциональные возможности и применяется в разных отраслях и сферах деятельности. Микроскоп лабораторного класса Leica DM2000
  3. Исследовательский класс — представлен микроскопами, предназначенными для научных исследований или лабораторных исследований, и имеют широкие возможности по модернизации. Для них доступны все возможные методы контрастирования. В этих микроскопах используется оптика высшего класса и с максимальным полем зрения. Зачастую эти микроскопы полностью кодированные и моторизированные. Цена на исследовательский класс сильно зависит от комплектации. Например, один объектив для микроскопа исследовательского класса может стоить как 5 микроскопов рутинного класса. Микроскопы исследовательского класса Leica DM4 и Leica DM6

Еще одной важной классификацией микроскопов является деление в зависимости от конструкции микроскопа:

  1. Прямой микроскоп – объект исследования находиться под объективом. Предназначены для исследования небольших образцов и образцов на предметных стеклах. Увеличение прямых микроскопов варьируется от 25х до 1000х. Прямой микроскоп Leica DM3000
  2. Инвертированный микроскоп – объект исследования находиться над объективом. Предназначены для исследования клеток в специальной посуде и крупногабаритных образцов весом до 30 кг. Увеличение инвертированных микроскопов варьируется от 12,5х до 1000х. Инвертированный микроскоп Leica DMi8
  3. Стереомикроскопы — объект исследования находиться под объективом. Предназначены для получения объемных изображений. Микроскопы имеют два оптических пути, которые обеспечивают стереоэффект. Они широко используются в биологических исследованиях, в промышленности, криминалистике. Увеличение стереомикроскопов варьируется от 2х до 200х для рутинного и лабораторного классов, для исследовательского до 500х. В нашем каталоге такой вид микроскопов представлен моделью Leica M205. Это люминесцентный микроскоп, предназначенный для обнаружения трансгенных экспрессий. Благодаря этому возможно отобрать лучший для исследования образец.  И хоть люминесцентный микроскоп всегда имеет ограниченную сферу применения и сложные настройки, он все равно остается незаменимым устройством в любой клинической лаборатории. Стереомикроскоп Leica M205
  4. Цифровые микроскопы – это модели особой конструкции, как правило, макроскопы, в которых вместо тубуса с окулярами используется цифровая камера. Цифровой микроскоп Leica DVM6
  5. Конфокальные микроскопы – предназначены для сверхсложных биологических исследований. Используются в основном в научно-исследовательских институтах.
  6. Электронные микроскопы – в качестве источника энергии вместо света используется поток электронов. Электронный микроскоп позволяет изучать объекты с увеличением 100 — 1 000 000 раз и большим разрешением. Используются в основном в научно-исследовательских институтах.
  7. Рентгеновские микроскопы — для исследования очень малых объектов, размеры которых сопоставимы с длиной рентгеновской волны. Основан на использовании электромагнитного излучения с длиной волны от 0,01 до 1 нанометра. Рентгеновские микроскопы по разрешающей способности находятся между электронными и оптическими микроскопами. Теоретическая разрешающая способность рентгеновского микроскопа достигает 2-20 нанометров, что на порядок больше разрешающей способности оптического микроскопа (до 150 нанометров). В настоящее время существуют рентгеновские микроскопы с разрешающей способностью около 5 нанометров

Ознакомившись с классификацией микроскопов можно сделать вывод, что это достаточно сложное оборудование. Поэтому мы всегда рекомендуем нашим клиентам не подбирать оборудование самостоятельно, а обращаться к нашим экспертам. Это люди с соответствующим специализированным образованием и большим опытом реализации решений для микроскопии под различные задачи. Они постоянно совершенствуют свои знания на тренингах от ведущих производителей решений для микроскопии.

Обратившись к нашим специалистам Вы можете быть уверенными что получите наилучшую конфигурацию оборудования, которая будет учитывать:

  • Задачи, которые стоят перед вами;
  • Требование мировых и региональных стандартов для выполнения эти задач;
  • Ваш бюджет.

2.2. Виды микроскопии и их назначение

Для микробиологических исследований используют различные виды микроскопии: световую, люминесцентную, темнопольную, фазово-контрастную, электронную.

Наиболее распространенным методом является световая (оптическая) микроскопия.

В настоящее время отечественная промышленность выпускает самые разнообразные биологические микроскопы: МБИ-1, -2, -3, -4 (микроскоп биологический исследовательский), МБР (рабочий), люминесцентные микроскопы (МЛ-1, МЛ-2), электронные.

При микроскопировании изучают морфологию микроорганизмов, их тинкториальные свойства (отношение к красителям), а также структурные особенности (споры, капсулы), подвижность и др.

Микроскопия с фазово-контрастным устройством. С помощью фазово-контрастного устройства различия в фазе световых лучей при прохождении их через прозрачные объекты превращаются в амплитудные, в результате чего объекты становятся контрастными. Метод фазового контраста позволяет увидеть прозрачные объекты более четко (контрастно), но не увеличивает разрешающей способности микроскопа (рис.3). Основная ценность этого метода состоит в том, что он дает возможность наблюдать живые объекты без их фиксации и окрашивания.

Рис. 3. Фазово-контрастное устройство: А – общий вид; Б – принципиальная схема работы фазово-контрастного микроскопа

Рис. 4. Микроскопия в темном поле: А – внешний вид темнопольного конденсора ОИ-13;

Б – принципиальная схема светового микроскопа с темнопольным конденсором

Фазово-контрастное устройство представляет собой приставку к микроскопу и состоит из специальных фазовых объективов, дающих различное увеличение, конденсора с набором кольцевых диафрагм, каждая из которых соответствует определенному объективу, и вспомогательного микроскопа. Все фазовые объективы имеют на оправе букву «Ф».

Микроскопия в темном поле. Микроскопия в темном поле основана на освещении объекта косыми лучами света (рис. 4). Лучи не попадают в объектив и остаются невидимыми для глаза, поэтому поле зрения выглядит совершенно черным. Если препарат содержит микроорганизмы, то косые лучи в определенной степени отражаются от их поверхности и, отклоняясь от своего первоначального направления, попадают в объектив. В этом случае на интенсивно черном поле видны ослепительно яркие светящиеся объекты. Такое освещение достигается применением специального темнопольного конденсора, имеющего затемненную среднюю часть. Поэтому центральные лучи света, идущие от зеркала, задерживаются, а в плоскость препарата попадают только боковые лучи, отраженные от зеркальных поверхностей, расположенных внутри конденсора.

При микроскопировании в темном поле можно увидеть объекты за пределами видимости обычного микроскопа. Однако наблюдение объектов в темном поле позволяет различить только их контуры и не дает возможности рассмотреть внутреннее строение.

Люминесцентная микроскопия. Люминесцентный микроскоп состоит из сильного источника ультрафиолетового света, светофильтров и биологического микроскопа (рис. 5) Между источником света и зеркалом микроскопа устанавливается сине-фиолетовый фильтр. Лучи света с короткой волной, попадая на препарат, возбуждают в нем свечение. На окуляр микроскопа ставят желтый фильтр, который отсекает сине-фиолетовые лучи и пропускает длинноволновые лучи, видимые глазом. В люминесцентной микроскопии большое значение имеет иммунофлюоресцентный метод с использованием специфических люминесцентных сывороток.

Рис. 5. Люминесцентный микроскоп МЛ-2:

а – общий вид; б – схема: 1 – основание микроскопа; 2 – тубусодержатель; 3 – предметный столик; 4 – кронштейн с конденсором; 5 – электропульт ПРЛ-5; 6 – рукоятка полевой диафрагмы; 7 – рукоятка для переключения освещения; 8 – револьверный диск с «запирающими» светофильтрами; 9 – рукоятка включения ахроматической линзы; 10 – револьвер объективов; 11 – светофильтры в оправах; 12 – винты для центровки лампы; 13 – рукоятка перемещения коллектора; 14 – рукоятка полевой диафрагмы; 15 – крышка гнезда светофильтров; 16 – винты для центрировки полевой диафрагмы; 17 – макрометрический винт; 18 – микрометрический винт;

19 – оправа коллектора; 20 – коробка с механизмами грубого и тонкого перемещения препарата; 21 – винт для крепления насадки; 22 – винты для центрировки полевой диафрагмы; 23 – бинокулярная насадка; 24 – рукоятка тормоза грубого движения; 25 – рукоятка для переключения освещения; 26 – рукоятка для перемещения препарата в горизонтальной плоскости; 27 – защитная втулка: 28 – корпус ртутной лампы; 29 – кювета с дистиллированной водой

Их приготовление основано на способности некоторых флюорохромов, например изоцианат флюоресцеина, вступать в химическую связь с сывороточными белками без нарушения их иммунологической специфичности.

При прямом иммунофлюоресцентном методе Кунса специфические антитела, связавшиеся с микробными антигенами, образуют комплексы, которые светятся при люминесцентной микроскопии препаратов. При непрямом методе вначале антиген обрабатывают гомологичными нефлюоресцирующими антителами, образуется комплекс антиген — антитело, для обнаружения которого применяют флюоресцирующую антивидовую сыворотку, соответствующую виду животного продуцента гомологичных антител. Антивидовые сыворотки получают, иммунизируя животных глобулинами животных тех видов, которые служат продуцентами антимикробных антител.

Электронная микроскопия. Электронная микроскопия делает возможным наблюдение объектов, размеры которых лежат за пределами разрешающей способности светового микроскопа (0,2 мкм). Электронный микроскоп применяется для изучения вирусов, тонкого строения различных микроорганизмов, макромолекулярных структур и других субмикроскопических объектов.

В электронных микроскопах световые лучи заменяет поток электронов, имеющий при определенных ускорениях длину волны около 0,005 нм, т.е. почти в 100 000 раз короче длины волны видимого света. Высокая разрешающая способность электронного микроскопа, практически составляющая 0,1-0,2 нм, позволяет получить общее полезное увеличение до 1 000 000 раз (рис. 6).

Наряду с приборами «просвечивающего» типа, используют «сканирующие» электронные микроскопы, обеспечивающие рельефное изображение поверхности объекта. Разрешающая способность этих приборов значительно ниже, чем у электронных микроскопов «просвечивающего» типа.

Рис. 6. Электронный микроскоп: А — внешний вид; Б — принципиальная схема электронного микроскопа

Задания для самостоятельной работы

1. Изучить устройство микроскопа, освоить правила работы с ним.

2. Провести просмотр готовых окрашенных препаратов-мазков. Микроскопическую картину зарисовать.

3. В ходе работы уяснить значение конденсора, диафрагмы и других оптических частей микроскопа. С этой целью провести микроскопию: а) без конденсора и с опущенным конденсором с использованием объективов х8, х40, х90 и окуляров х7, х10, х15; б) с прикрытой диафрагмой.

Вопросы для самоподготовки и контроля знаний

1. Иммерсионный масляный объектив от других объективов отличается: А. Черной полосой.

Б. Белой полосой.

В. Цифрой х90.

Г. Цифрой х40.

2. При микроскопии окрашенного препарата, приготовленного из культуры стафилококка, диаметр которого 1 мкм, получено изображение диаметром 0,9 мм. Определить, при каком сочетании объектива и окуляра проводилась микроскопия?

А. х90 и х7.

Б. х90 и х10.

В. х90 и х15.

Г. х40 и х15.

3. При микроскопии окрашенного препарата, приготовленного из культуры кишечной палочки, истинная длина которой 5 мкм, получено изображение палочки длиной около 4,5 мм.

Определить, при каком сочетании объектива и окуляра проводилась микроскопия?

А. х90 и х7.

Б. х90 и х10.

В. х90 и х15.

Г. х40 и х15.

4. При микроскопии препарата с объективом х90 и окуляром х10 получено нерезкое изображение.

Найти ошибку, которая была допущена при проведении микроскопии.

А. Конденсор не поднят до конца.

Б. Микроскопия проводится без масла.

В. Использовано вогнутое зеркало.

5. При микроскопии препарата с использованием объектива х90 и окуляра х10 выявлена слабая освещенность поля зрения.

Ваши действия по устранению этого недостатка:

А. Поднять конденсор до уровня предметного столика.

Б. Проверить и открыть диафрагму конденсора.

В. Нанести на препарат иммерсионное масло.

6. Размеры бактерии измеряются в микрометрах (мкм), один мкм составляет:

А. 1/10 мм.

Б. 1/100 мм.

В. 1/1000 мм.

7. Структурные образования бактериальной клетки измеряются нанометрах (нм), один нм составляет:

А. 1/10 мкм.

Б. 1/100 мкм.

В. 1/1000 мкм.

8. Завершив микроскопию с использованием иммерсионной системы, необходимо сделать:

А. Поднять макровинтом тубус из масла и убрать препарат.

Б. Убрать препарат, поднять тубус микроскопа макровинтом.

9. После работы с микроскопом с использованием иммерсионной системы необходимо сделать:

А. Макровинтом поднять тубус, убрать препарат, салфеткой снять с объектива масло, поставить объектив х8, подложить салфетку под объектив, опустить тубус и конденсор.

Б. Убрать препарат, макровинтом поднять тубус, снять с объектива масло, поставить объектив х8, подложить салфетку под объектив, опустить тубус и конденсор.

В. Макровинтом поднять тубус, убрать препарат, поставить объектив х8, подложить салфетку под объектив, опустить тубус и конденсор.

10. При микроскопии препарата с иммерсионным объективом допущена ошибка, которая привела к получению нерезкого изображения. Найдите способ исправления ошибки.

А. Нанести на препарат иммерсионное масло.

Б. Вращать макровинт.

В. Вращать микровинт на полоборота в ту или иную сторону.

11. Установлено, что стафилококки при микроскопировании имеют диаметр, равный 1,35 мм, в действительности этот микроорганизм имеет диаметр, равный 1 мкм. Определите, при каком сочетании объектива и окуляра проводилась микроскопия?

А. Объектив х40, окуляр х15.

Б. Объектив х90, окуляр х7.

В. Объектив х90, окуляр х10.

Г. Объектив х90, окуляр х15.

12. Конденсор микроскопа предназначен для:

А. Уменьшения светового потока.

Б. Фокусирования световых лучей на плоскости рассматриваемого объекта.

В. Увеличения изображения объекта.

13. Микровинт микроскопа предназначен для:

А. Фокусировки при работе с объективом х40.

Б. Фокусировки при работе с объективом х90.

В. Перемещения препарата при микроскопии при работе с объективом х90.

14. При работе с микроскопом при увеличении х90 микровинт не вращается. Ваши действия по восстановлению работы микровинта:

А. Микровинт вращать в обратную сторону, добиваясь положения белой точки на середине между двумя белыми линиями.

Б. Поднять макровинтом объектив х90 из масла, вращая микровинт в обратную сторону, добиться положения белой точки на середине между двумя белыми линиями.

В. Обратиться за помощью к преподавателю.

Микроскопы, их назначение и виды – новости компании Дезнэт

Создание микроскопа по праву считается одним из величайших открытий человечества, позволивших заглянуть в совершенно иной мир. Данный прибор прошел колоссальную эволюцию, превратившись в весьма сложное устройство, без которого не обходится ни одна лаборатория, в том числе медицинского направления.

Устройство микроскопов

Современные микроскопы имеют много разновидностей, но их большинство представляет собой стойку, на которой закреплены объектив, окуляр, предметный столик, осветительная система. Объектив – сложная оптическая система линз, следующих одна за другой. Каждая последующая увеличивает изображение предыдущей. Окуляр, через который исследователь рассматривает увеличенное изображение, также представляет собой систему линз. Для подсветки изучаемого объекта, закрепленного на предметном столике, применяется осветительная система.

Виды микроскопов

Современные микроскопы различаются по многим параметрам, а именно:
по назначению:
  • учебные;
  • профессиональные – медицинские, биологические и проч.;
по принципу действия:
  • оптические;
  • электронные;
  • рентгеновские;
  • сканирующие зондовые;
по типу осветительной системы:
  • проходящего света;
  • отраженного;
  • падающего;
по количеству окуляров:
  • монокулярный;
  • бинокулярный;
  • тринокулярный;
  • с цифровой камерой – окуляр отсутствует, изображение захватывается электронной камерой.

Оптические микроскопы

Оптические, или световые, микроскопы – наиболее простые и доступные по цене устройства. Однако и они различаются по качеству оптики, используемым системам освещения. Оптику оценивают по апертуре: чем она больше, тем сильнее объектив преломляет лучи и больше лучей собирает. Апертура обычного объектива может достигать показателя 0,95, еще большее значение отмечается у иммерсионных объективов, в которых используется специальная жидкость. Их показатель может составлять 1,40.

Любой оптический микроскоп имеет объектив и окуляр, преломляющие световые лучи и увеличивающие изображение. Исследуемый предмет может быть максимально увеличен в 2000 раз. Этого вполне хватает, чтобы детально рассмотреть клеточную структуру, определить свойства тканей и выявить дефекты. Современные оптические микроскопы часто имеют модульную конструкцию, позволяющую дополнять, усложнять общую систему в зависимости от выполняемых задач. Например, можно менять тип освещения, подключать различные цифровые камеры, дисплеи.

Электронные микроскопы

Электронные микроскопы могут максимально увеличить изображение в 106 раз. Это весьма сложные приборы, у которых вместо луча света используется пучок электронов. Его направленность регулируется магнитным полем, а само изображение формируется с помощью специальных магнитных линз. Однако такие устройства требуют особых условий работы: предмет должен находиться в вакууме, поскольку молекулы воздуха рассеивают электроны, а также следует исключить воздействие внешних магнитных полей.

Зондовые микроскопы имеют в своей конструкции особый зонд со специальными сенсорами, выполняющий функцию объектива. Он считывает движение электронов и передает информацию на экран, где формируется трехмерное изображение.

Принцип работы рентгеновских микроскопов следующий: на исследуемый объект направляются рентгеновские лучи. Датчики регистрируют их преломление и выдают картинку.

Компания OOO «ДЕЗНЭТ» реализует надежные медицинские и биологические микроскопы известных производителей, а также расходные материалы по разумным ценам. При возникновении вопросов обращайтесь к нашим менеджерам. Постоянным клиентам предлагаются выгодные условия сотрудничества.

Современные модели лабораторных микроскопов — НИКИ МЛТ-Поволжье (8412) 329-190

 

   Микроскоп – незаменимый инструмент в клинической диагностике и лабораторных исследованиях. Современные тенденции в лабораторной микроскопии характеризуются повышенными требованиями к качеству исследований и лабораторной технике. 

 


 

Основные из них – это:

— интеллектуализация оборудования, переход от субъективных наблюдений на объективные методы исследования;

— возможность дополнительных комплектаций и подключения к ПК;

— эргономичность, упрощение интерфейса, не требующего высокой квалификации оператора в управлении;

— создание экономичных моделей.

Виды лабораторных микроскопов

   Классификация микроскопов может производиться на основании различных параметров, например: назначение, способ освещения, строение оптическое системы и так далее. 

    Наиболее популярными являются оптические микроскопы. Данные микроскопы позволяют решать основные исследовательские задачи. Другие виды микроскопов относятся уже к специализированным, и используются в основном в лабораториях.  

Оптические микроскопы

 

 

 Оптические микроскопы или световые используются для большинства клинических исследований.     Оптический световой микроскоп состоит из механической, оптической и осветительной частей. С помощью такого микроскопа можно различать микрочастицы до 0,20 мкм, а максимальное увеличение микроскопа составляет 2000 крат. 

   

Оптические микроскопы различаются между собой по их назначению:

 

 

  • Биологические микроскопы — микроскопы проходящего света, предназначены для изучения прозрачных и полупрозрачных объектов.
  • Стереоскопические микроскопы — микроскопы отраженного света, с объемным изображением, предназначены для изучения непрозрачных объектов.
  • Металлографические микроскопы — микроскопы отраженного света, освещение происходит от встроенного осветителя, предназначены для изучения непрозрачных объектов
  • Люминесцентные микроскопы основаны на явлении люминесценции объектов, предназначены для изучения непрозрачных объектов с различной степенью отражающей способности и полупрозрачных объектов.
  • Поляризационные микроскопы выявляют неоднородности структуры объекта в поляризованном свете
  • Инвертированные микроскопы с перевернутой компоновкой, объектив изучает объект снизу, толщина объекта не имеет большого значения (как, например, для прямых телескопов).

   

Электронные микроскопы

 

 

   Электронные микроскопы потихоньку вытесняют оптические световые микроскопы. Все дело в использовании пучка электронов вместо светового потока, благодаря чему электронный микроскоп обеспечивает увеличение до 200 000 раз. Что касается разрешающей способности, то она в 1000 раз превосходит разрешающую способность оптического светового микроскопа. В конструкцию электронного микроскопа входят специальные магнитные линзы, которые управляют движением электронов.   

Электронные микроскопы в свою очередь можно разделить на:

  •  

     Сканирующие микроскопы — сканируется сфокусированным электронным пучком в условиях промышленного вакуума

  •  Просвечивающие микроскопы — предназначены для изучения тонких объектов с помощью пучка электронов, проходящих сквозь них.                                       

                                                                                  Цифровые микроскопы

 

Цифровой микроскоп — это так называемый цифровой комплекс, состоящий из микроскопа и фото или видеокамеры к нему. Этот микроскоп с системой визуализации. Он позволяет выводить изображение, получаемое с прибора, на компьютер, и с помощью программного обеспечения проводить исследования.

  

Достоинствами цифровых микроскопов являются:

— компактность прибора, заменяющего собой целый комплекс оборудования;

— снижение утомляемости исследователя при наблюдении по ЖК-монитору вместо окуляров;

— основные параметры изображения регулируются автоматически (резкость, яркость, контрастность). 

По типу окуляров модели классифицируются:

— монокулярные (в основном учебные),

— бинокулярные (наиболее используемые в лабораторной диагностике),

— тринокулярные (с возможностью подключения к ПК). 


   Выбор микроскопа определяется исследовательскими задачами. Современный уровень научных и клинических лабораторий требует оснащения профессиональными моделями специализированного класса, с бино- или тринокулярными насадками, с качественной оптической системой, с универсальной возможностью использовать разные методики (темного и светлого поля, флюоресценции и поляризации, фазового и амплитудного контрастирования), с видео-фиксацией наблюдения.

   Возможность интеграции нескольких методик в одной модели позволяет получить максимально полную информацию с одного исследуемого образца.. Мировыми лидерами в производстве микроскопов первого класса сложности и частично лабораторных моделей являются Zeiss и Leica (Германия), а также Olympus и Nikon (Япония).

 

Для заказа любой модели микроскопа Вы можете обратиться:

 

Телефон: (8412) 343-604, 230-310; факс; 343-757

E-mail: [email protected]

Оставить запрос на сайте: 

 

ГОСТ 21006-75 Микроскопы электронные. Термины, определения и буквенные обозначения

1. Электронный микроскоп

D. Elektronenmikroskop

E. Electron Microscope

F. Microscope électronique

Микроскоп, формирующий изображение объекта электронными пучками средствами электронной оптики

ОСНОВНЫЕ ВИДЫ ЭЛЕКТРОННЫХ МИКРОСКОПОВ

2. Просвечивающий электронный микроскоп (ПЭМ)

Ндп. Трансмиссионный электронный микроскоп

D. Durchstrahlungs-Elektronenmicroskop

E. Transmission electron microscope

Электронный микроскоп, формирующий изображение объекта электронными пучками, проходящими сквозь этот объект

3. Растровый электронный микроскоп (РЭМ)

Ндп. Сканирующий электронный микроскоп

D. Rasterelelektronenmikroskop

E. Scanning electron microscope

Электронный микроскоп, формирующий изображение объекта при сканировании его поверхности электронным зондом

4. Отражательный электронный микроскоп

D. Reflexions-Eletronenmikroskop

E. Reflection electron microscope

Электронный микроскоп, формирующий изображение объекта электронными пучками, отраженными этим объектом

5. Эмиссионный электронный микроскоп

D. Emissions-Elektronenmikroskop

E. Emission electron microscope

Электронный микроскоп, формирующий изображение объекта электронными пучками, эмиттируемыми этим объектом

6. Зеркальный электронный микроскоп

D. Spiegelelektronenmikroskop

E. Mirror electron microscope

Электронный микроскоп, формирующий изображение объекта, являющегося катодом электронного зеркала

7. Автоэлектронный проектор

Ндп. Микропроектор

Микроскоп-проектор

Электронный микроскоп, формирующий изображение объекта электронными пучками, эмиттируемыми этим объектом под воздействием электрического поля

КОНСТРУКТИВНЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ ЭЛЕКТРОННЫХ МИКРОСКОПОВ

8. Электронная пушка электронного микроскопа

Электронная пушка

D. Elektronenstranhler

E. Electron gun

Эмиссионная система, предназначенная для ускорения электронов в электронном микроскопе

9. Электронное зеркало

D. Elektronenspiegel

E. Electron mirror

Электронно-оптический элемент электронного микроскопа, предназначенный для изменения направления осевых составляющих скоростей электронов электронного пучка на обратное

10. Видеоконтрольное устройство растрового электронного микроскопа (ВКУ)

Система визуального наблюдения процессов, протекающих в растровом электронном микроскопе при взаимодействии электронного зонда с объектом

11. Электронная линза электронного микроскопа

Линза

D. Elektronenlinse

E. Electron lens

Электронно-оптический элемент, предназначенный для фокусировки электронных пучков в электронном микроскопе

12. Магнитная линза электронного микроскопа

Магнитная линза

D. Magnetische Linse

E. Magnetic lens

Электронная линза электронного микроскопа, предназначенная для фокусировки электронных пучков магнитным полем

13. Электростатическая линза электронного микроскопа

Электростатическая линза

D. Elecktrische Linse

E. Electric lens

Электронная линза электронного микроскопа, предназначенная для фокусировки электронных пучков электрическим полем

14. Формирующая линза

Электронная линза электронного микроскопа, формирующая электронный зонд в плоскости объекта

15. Конденсаторная линза электронного микроскопа

Конденсор

D. Kondensorlinse

E. Condenser lens

Электронная линза электронного микроскопа, предназначенная для фокусировки электронных пучков, освещающих объект

16. Двойной конденсатор электронного микроскопа

Двойной конденсор

D. Doppelkondensor

E. Double condenser

Часть электронно-оптической системы, состоящая из двух конденсаторных линз, предназначенная для фокусировки электронных пучков, освещающих объект

17. Объективная линза электронного микроскопа

Объектив

D. Objektivlinse

E. Objective lens

Электронная линза электронного микроскопа, формирующая первое увеличенное изображение объекта

18. Дифракционная линза

Электронная линза электронного микроскопа, формирующая промежуточное изображение объекта или его дифракционной картины в предметной плоскости промежуточной линзы

19. Промежуточная линза электронного микроскопа

Промежуточная линза

D. Zwischenlinse

E. Intermediate lens

Электронная линза электронного микроскопа, формирующая промежуточное изображение объекта или его дифракционной картины в предметной плоскости проекционной линзы

20. Проекционная линза электронного микроскопа

Проекционная линза

Ндп. Проектив

D. Projektiv

E. Projector

Электронная линза электронного микроскопа, формирующая увеличенное конечное изображение объекта или его дифракционной картины

21. Регистрирующая система электронного микроскопа

Регистрирующая система

Устройство, предназначенное для регистрации электронов и вторичных излучений в электронном микроскопе

22. Фотокамера электронного микроскопа

Фотокамера

D. Aufnahmekammer

E. Photographic chamber

Часть регистрирующей системы электронного микроскопа, предназначенная для фотографирования изображения в электронных пучках

23. Вакуумная система электронного микроскопа

Вакуумная система

D. Vakuumanlage

E. Vacuum system

Система, предназначенная для создания вакуума в электронном микроскопе

24. Юстировочная система электронного микроскопа

Юстировочная система

Устройство, предназначенное для совмещения электронного пучка с оптической осью электронно-оптической системы электронного микроскопа

25. Отклоняющая система электронного микроскопа

Отклоняющая система

D. Ablenksystem

E. Deflection system

Электронно-оптический элемент электронного микроскопа, предназначенный для отклонения электронного пучка электрическими или магнитными полями

26. Стигматор

D. Stigmator

E. Stigmator

Электронно-оптический элемент электронного микроскопа, предназначенный для исправления приосевого астигматизма

27. Полюсный наконечник электронного микроскопа

Полюсный наконечник

D. Polschuh

E. Pole piese

Часть магнитопровода электронного микроскопа, концентрирующая поле магнитной линзы в приосевой области

28. Колонна электронного микроскопа

Колонна

D. Mikroskoprohr

E. Microscope column

Совокупность конструктивно объединенных электронно-оптических и механических элементов электронного микроскопа

29. Шлюзовое устройство электронного микроскопа

Шлюз

D. Schleuse

E. Airlock

Устройство, предназначенное для ввода и вывода из колонны электронного микроскопа сменных элементов без существенного нарушения в ней рабочего вакуума

ИЗОБРАЖЕНИЯ ОБЪЕКТА В ПРОСВЕЧИВАЮЩЕМ ЭЛЕКТРОННОМ МИКРОСКОПЕ

30. Светлопольное изображение

D. Hellfeldabbildung

E. Bright-field image

Изображение, сформированное в просвечивающем электронном микроскопе электронными пучками, содержащими нерассеянные в объекте электроны, а также рассеянные в пределах апертурного угла объективной линзы

31. Темнопольное изображение

D. Dunkelfeldabbildung

E. Dark-field image

Изображение, сформированное в просвечивающем электронном микроскопе только рассеянными в объекте электронными пучками

32. Микродифракция

D. Feinbereichsbeugung

E. Selected ared diffraction

Дифракционное изображение малого участка объекта, сформированное в задней фокальной плоскости объективной линзы и увеличенное электронными линзами просвечивающего электронного микроскопа

ИЗОБРАЖЕНИЯ ОБЪЕКТА В РАСТРОВОМ ЭЛЕКТРОННОМ МИКРОСКОПЕ

33. Изображение во вторичных электронах

D. Abbildung mit sekundärelelektronen

E. Secondary-Emission mobe

Изображение, сформированное в растровом электронном микроскопе с использованием вторичных электронов от объекта

34. Изображение в отраженных электронах

D. Abbildung mit Rückstreuelektronen

E. Backscackscattered Electron mode

Изображение, сформированное в растровом электронном микроскопе с использованием отраженных от объекта электронов

35. Изображение в поглощенных электронах

D. Abbildung mit Probenstömen

E. Absorbed specimen current mode

Изображение, сформированное в растровом электронном микроскопе с использованием электронов, поглощенных объектом

36. Катодолюминесцентное изображение

D. Abbildung mit Kathodolumineszenz

E. Cathodoluminescence mode

Изображение, сформированное в растровом электронном микроскопе с использованием оптического излучения, возбуждаемого в объекте электронным зондом

37. Изображение в наведенном электронным зондом токе

D. Abbildung mit induzierten Probenströmen

E. Induced current mode

Изображение, сформированное в растровом электронном микроскопе с использованием тока, возникающего в цепи с полупроводниковым объектом при воздействии на него электронного зонда

38. Изображение в рентгеновском характеристическом излучении

Изображение, сформированное в растровом электронном микроскопе с использованием характеристического рентгеновского излучения, возбуждаемого в объекте электронным зондом

39. Изображение в Оже-электронах

Изображение, сформированное в растровом электронном микроскопе с использованием Оже-электронов

40. Изображение в прошедших электронах

Изображение, сформированное в растровом электронном микроскопе электронами, прошедшими сквозь объект

41. Изображение картин каналирования электронов

D. Abbildung mit Channelling Diagrammen

E. Electron Channeling Pattern mode

Изображение, сформированное в растровом электронном микроскопе с использованием эффекта каналирования электронных пучков в объекте

42. Изображение при Y-модуляции

Изображение, сформированное в растровом электронном микроскопе сложением видеосигнала с током (напряжением) кадровой развертки

ИЗОБРАЖЕНИЯ ОБЪЕКТА В ЭМИССИОННОМ ЭЛЕКТРОННОМ МИКРОСКОПЕ

43. Изображение во вторичных электронах при ионной бомбардировке

Изображение, сформированное в эмиссионном электронном микроскопе с использованием вторичных электронов, возникающих при бомбардировке объекта ионами

44. Изображение во вторичных электронах при электронной бомбардировке

Изображение, сформированное в эмиссионном электронном микроскопе с использованием вторичных электронов, возникающих при бомбардировке объекта электронами

45. Изображение в термоэлектронах

Изображение, сформированное в эмиссионном электронном микроскопе с использованием термоэлектронов, испускаемых объектом при нагревании

46. Изображение в фотоэлектронах

Изображение, сформированное в эмиссионном электронном микроскопе с использованием фотоэлектронов, испускаемых объектом под действием оптического излучения

ПАРАМЕТРЫ И ХАРАКТЕРИСТИКИ

47. Ускоряющее напряжение электронного микроскопа

Ускоряющее напряжение

D. Beschleunigungsspannung

E. Accelerating voltage

U

Разность потенциалов, определяющая энергию электронов в осветительной системе электронного микроскопа

48. Нестабильность напряжения электронного микроскопа

Нестабильность напряжения

DU

Самопроизвольное изменение значения ускоряющего напряжения электронного микроскопа во времени

49. Нестабильность тока электронного микроскопа

Нестабильность тока

Dl

Самопроизвольное изменение значения тока электронного микроскопа во времени

50. Электронно-оптическое увеличение электронного микроскопа

D. Elektronenoptische Vergröberung

E. Electron optical magnification

мэ

Отношение линейного размера изображения, полученного непосредственно в электронном микроскопе, к линейному размеру соответствующего элемента объекта

51. Общее увеличение

D. Gesamtvergröberung

E. Total magnification

мo

Увеличение изображения объекта, равное произведению электронно-оптического увеличения и дополнительного увеличения, полученного вне электронного микроскопа

52. Разрешающая способность электронного микроскопа

D. Auflösungsvermögen

E. Resolving power

δ

Наименьшее расстояние между двумя деталями объекта, раздельно изображаемыми в электронном микроскопе

53. Разрешающая способность электронного микроскопа по кристаллической решетке

D. Netzebenenabbildung

E. Lattice plane resolution

δр

Наименьшее межплоскостное расстояние кристаллической решетки, плоскости которой изображаются раздельно в электронном микроскопе

54. Разрешающая способность электронного микроскопа по точкам

D. Punktauflösung

E. Point resolution

δт

Наименьшее расстояние между двумя микрочастицами объекта, раздельно изображаемыми в электронном микроскопе

55. Электронная яркость

D. Richtsrtahlwert

E. Brightnes

В

Ток электронного пучка в пределах единичного телесного угла, приходящийся на единицу площади облучаемой поверхности

56. Апертурный угол формирующей линзы

aФ

Половина угла расхождения траекторий электронов в электронном зонде

57. Апертурный угол объективной линзы электронного микроскопа

Апертурный угол объективной линзы

aоб

Половина угла расхождения траекторий электронов, покидающих объект и формирующих изображение

58. Апертурный угол осветительной системы электронного микроскопа

Апертурный угол осветительной системы

aос

Половина угла расхождения траекторий электронов, падающих на объект

Типы электронных микроскопов

Существует несколько различных типов электронных микроскопов, в том числе просвечивающий электронный микроскоп (ПЭМ), сканирующий электронный микроскоп (СЭМ) и отражательный электронный микроскоп (РЕМ). Каждый из этих типов электронного микроскопа будет описан более подробно в этом документе. статьи, включая преимущества и недостатки каждого.

Трансмиссионный электронный микроскоп (ПЭМ)

Просвечивающий электронный микроскоп — это оригинальный тип электронного микроскопа, который направляет высоковольтный электронный пучок на образец, чтобы осветить его и создать увеличенное изображение образца.

На изображении показано поперечное сечение капилляра с эритроцитом, полученное с помощью просвечивающей электронной микроскопии.

Для получения электронного луча используется электронная пушка. Пистолет обычно снабжен катодом из вольфрамовой нити, который является источником электронного луча. Анод используется для ускорения электронного луча, а электростатические и электромагнитные линзы помогают сфокусировать пучок.

Когда электронный луч проходит через образец, он рассеивается и дает изображение микроскопической структуры образца, которое можно наблюдать через объектив микроскопа.

Пространственное изменение можно изучить, спроецировав изображение на экран с флуоресцентным покрытием из сульфида цинка. Другой метод, который можно использовать для записи изображения, состоит в том, чтобы поместить фотопленку в электронный луч, который запишет изображение. Цифровая камера также может использоваться для отображения изображения на экране компьютера в режиме реального времени.

Сферическая аберрация традиционно ограничивала разрешающую способность просвечивающих электронных микроскопов. Однако последние разработки помогли решить эту проблему, увеличив разрешение с помощью аппаратной коррекции сферической аберрации.В результате теперь можно получать изображения с разрешением менее 0,5 ангстрем и увеличением более чем в 50 миллионов раз.

Наиболее существенным ограничением просвечивающего микроскопа является требование очень тонких образцов, обычно менее 100 нм. В результате большинство биологических образцов необходимо химически зафиксировать и обезвожить, чтобы поместить в полимерную смолу, чтобы их можно было просматривать с помощью ПЭМ.

Сканирующий электронный микроскоп (СЭМ)

Сканирующий электронный микроскоп использовал метод, известный как растровое сканирование, для получения увеличенных изображений образца.Он направляет сфокусированный электронный пучок через прямоугольную область образца, который теряет энергию при прохождении. Энергия преобразуется в другие формы энергии, такие как тепло, свет, вторичные электроны и обратнорассеянные электроны. Эту информацию можно перевести для просмотра топографии и состава исходного образца.

На изображении показаны эритроциты, полученные с помощью сканирующего электронного микроскопа.

Разрешение сканирующих электронных микроскопов, как правило, хуже, чем разрешение просвечивающего электронного микроскопа.

Тем не менее, это выгодно, поскольку использует поверхностные процессы и, следовательно, может создавать изображения больших образцов размером до нескольких сантиметров и имеет большую глубину резкости. В результате изображения с СЭМ могут хорошо отражать реальную форму образца.

Кроме того, специальный тип РЭМ, известный как сканирующий электронный микроскоп окружающей среды (ЭСЭМ), позволяет получать изображения влажных образцов или образцов, содержащихся в газе. Это расширяет диапазон возможностей, для которых можно использовать микроскоп.

Отражательный электронный микроскоп (REM)

В отражательном электронном микроскопе регистрируется пучок упругорассеянных электронов, который отражается от исследуемого образца. В этом типе микроскопии часто используются методы дифракции быстрых электронов на отражение (RHEED) и спектроскопии потерь высоких энергий на отражение (RHELS).

Ссылки

  1. https://www.fei.com/introduction-to-electron-microscopy/types/
  2. http://www.newworldencyclopedia.org/entry/Electron_microscope
  3. http://www.keyence.com/ss/products/microscope/bz-x700/study/principle/002/index.jsp
  4. https://www.sciencelearn.org.nz/resources/502-types-of-electron-microscope

Дополнительная литература

Типы электронных микроскопов — Science Learning Hub

Электронные микроскопы были разработаны в 1930-х годах, чтобы мы могли рассматривать объекты более пристально, чем это возможно с помощью светового микроскопа.Ученые правильно предсказали, что микроскоп, использующий электроны вместо видимого света в качестве источника освещения, сможет рассматривать объекты с гораздо более высоким разрешением, чем световой микроскоп. Это связано с тем, что длина волны видимого света ограничивает разрешение световых микроскопов, а длина волны электронов намного меньше.

Со временем были разработаны специализированные электронные микроскопы, которые могут предоставлять информацию о различных аспектах исследуемого объекта.Это означает, что ученые могут выбрать микроскоп, который, скорее всего, ответит на их вопросы об их образце.

Природа науки

Тип данных, которые могут собирать ученые, сильно зависит от доступных им инструментов. По мере того, как микроскопы становились все более сложными, ученые могли рассматривать объекты все более и более подробно. В свою очередь, они смогли ответить на новые вопросы об объектах, которые они изучают.

Что такое электронная микроскопия?

В электронных микроскопах для освещения образца используется пучок электронов, а не видимый свет.Они фокусируют электронный пучок с помощью электромагнитных катушек вместо стеклянных линз (как это делают световые микроскопы), потому что электроны не могут пройти через стекло.

Электронные микроскопы позволяют нам рассматривать объекты гораздо более подробно, чем это возможно с помощью светового микроскопа. Некоторые электронные микроскопы могут обнаруживать объекты размером примерно в одну двадцатую нанометра (10 -9 м) — их можно использовать для визуализации таких маленьких объектов, как вирусы, молекулы или даже отдельные атомы.

В отличие от световых микроскопов, электронные микроскопы нельзя использовать для непосредственного наблюдения за живыми существами из-за специальной подготовки, которую должны пройти образцы перед визуализацией. Вместо этого электронные микроскопы стремятся обеспечить «моментальный снимок» с высоким разрешением момента времени в живой ткани.

Я думаю, что электронный микроскоп внес в науку больший вклад, чем любой другой когда-либо изобретенный научный прибор.

Allan Mitchell, Microscopy Otago

Специализированные формы электронной микроскопии

Для исследования различных аспектов образца было разработано несколько типов электронных микроскопов.

Просвечивающий электронный микроскоп (ПЭМ) был первым разработанным электронным микроскопом. Он работает, направляя пучок электронов на тонкий срез образца и обнаруживая те электроны, которые пробиваются на другую сторону. ПЭМ позволяет нам смотреть в очень высоком разрешении на тонкий срез образца (и, следовательно, аналогичен сложному световому микроскопу). Это делает его особенно полезным для изучения того, как устроены компоненты внутри клетки, такие как органеллы.

Электронная томография — это форма ПЭМ, которая позволяет нам увидеть трехмерное изображение изучаемой клетки или ткани. Видение структур в трех измерениях может значительно облегчить понимание того, как они соотносятся друг с другом. Электронная томография также может давать двумерные изображения с более высоким разрешением, чем обычная ПЭМ.

Сканирующий электронный микроскоп (СЭМ) позволяет увидеть поверхность трехмерных объектов с высоким разрешением.Он работает путем сканирования поверхности объекта сфокусированным пучком электронов и обнаружения электронов, которые отражаются и выбиваются из поверхности образца. При малом увеличении целые объекты (например, насекомые), видимые на РЭМ, могут быть в фокусе одновременно. Вот почему РЭМ так хорош в создании трехмерных изображений вшей, мух, снежинок и так далее.

CryoSEM — это специальная форма SEM, которая удобна для изучения объектов, содержащих влагу (например, растений или продуктов питания).В криоСЭМ образцы перед просмотром замораживают в жидком азоте. Это позволяет избежать сложных этапов подготовки, которые выполняются перед обычной СЭМ (в основном для удаления воды из образца). Ученые часто выбирают криоСЭМ, потому что он дает более точное изображение того, как выглядел образец до того, как он был подготовлен для микроскопии.

Дифракция обратного рассеяния электронов (EBSD) используется для детального изучения структуры минералов (например, горных пород).Детекторы EBSD не являются микроскопами сами по себе, а являются дополнением к РЭМ. После того, как электронный луч направлен на породу, EBSD обнаруживает электроны, которые вошли в породу и были рассеяны во всех направлениях. Картина рассеяния может многое рассказать ученым о структуре минерала и ориентации кристаллов внутри него.

Идеи для занятий

В разделе Использование теней для создания трехмерных изображений учащиеся моделируют, как ученые интерпретируют данные микроскопа, используя тени объекта под разными углами для создания трехмерного изображения.

В разделе «Какой микроскоп лучше?» учащиеся узнают о различных типах микроскопов и узнают, какой микроскоп лучше всего подходит для конкретного типа образца.

Полезная ссылка

Узнайте больше о Нобелевской премии по физике 1986 года, половина которой была присуждена Эрнсту Руске за разработку первого электронного микроскопа.

Исследования растений и пищевых продуктов (PFR) содержат коллекцию изображений, сделанных с помощью сканирующего электронного микроскопа (СЭМ). Изображения были получены в лаборатории микроскопии растений и продуктов питания, а затем подобраны и раскрашены вручную фотографом PFR Варой Буллот.

Что такое электронные микроскопы?

Что такое электронные микроскопы?

Что такое электронные микроскопы?
Электронные микроскопы — это научные приборы, в которых используется пучок высокоэнергетических электронов для исследования объектов на очень тонкая шкала. Это обследование может дать следующую информацию:
Топография
Поверхностные характеристики объекта или «то, как он выглядит», его текстура; прямая связь между этими характеристиками и материалами свойства (твердость, отражательная способность…и т.д.)
Морфология
Форма и размер частиц, составляющих объект; прямая связь между этими структурами и свойствами материалов (пластичность, прочность, реактивность… и т.д.)
Состав
Элементы и соединения, из которых состоит объект и относительное их количество; прямая связь между состав и свойства материалов (температура плавления, реакционная способность, твердость…и т.д.)
Кристаллографическая информация
Как атомы расположены в объекте; прямое отношение между этими схемами и свойствами материалов (проводимость, электрические свойства, прочность и т. д.)

Откуда появились электронные микроскопы?
Электронные микроскопы были разработаны из-за ограничений световых микроскопов, которые ограничены физикой света до 500-кратного или 1000-кратного увеличения и разрешения 0.2 микрометра. В начале 1930-х годов этот теоретический предел был достигнут и было научное желание увидеть мелкие детали интерьера структуры органических клеток (ядра, митохондрии и т.д.). Этот требовалось увеличение в 10 000 раз плюс, что было просто невозможно с помощью световых микроскопов.
Трансмиссионный электронный микроскоп (ПЭМ) был первым типом электронного микроскопа, который будет разработан и точно смоделирован на светопропускающем микроскопе, за исключением того, что сфокусированный луч электронов используется вместо света, чтобы «видеть сквозь» образец.Он был разработан Максом Кноллем и Эрнстом Руска в Германия в 1931 году.
Первый сканирующий электронный микроскоп (СЭМ) был выпущен в 1942 г. первые коммерческие инструменты около 1965 года. Его поздняя разработка было связано с электроникой, участвующей в «сканировании» пучок электронов через образец. Отличная статья была только что опубликовано в Scanning с подробным описанием истории SEM и я бы посоветовал тем, кто заинтересован, прочитать его.

Как работают электронные микроскопы?
Электронные микроскопы (ЭМ) функционируют точно так же, как их оптические аналоги, за исключением того, что они используют сфокусированный пучок электронов вместо света для «изображения» образца и получения информации по своему строению и составу.
Основные этапы всех EM:
  1. Формируется поток электронов (Источником электронов) и ускоряется к образцу с помощью положительного электрического потенциал
  2. Этот поток ограничивается и фокусируется с помощью металлических отверстий и магнитные линзы в тонкие, сфокусированный, монохромный луч.
  3. Этот пучок фокусируется на образце с помощью магнитной линзы.
  4. Взаимодействия происходят внутри облученного образец, воздействующий на электронный пучок
Эти взаимодействия и эффекты обнаруживаются и преобразуются в образ
Вышеуказанные действия выполняются во всех ЭМ независимо от их типа. Более конкретное рассмотрение выработок двух разных типов EM описаны более подробно:

Трансмиссионный электронный микроскоп

Сканирующий электронный микроскоп


Другие связанные темы

Источник электронов (GUN)

Взаимодействие образцов

Образец взаимодействия Том


Что такое электронный микроскоп? — Определение, типы и использование

Типы электронных микроскопов

Сканирующий электронный микроскоп (SEM)

В сканирующем электронном микроскопе или SEM пучок электронов сканирует поверхность образца (рис. 1).Электроны взаимодействуют с материалом таким образом, что вызывает испускание вторичных электронов . Эти вторичные электроны улавливаются детектором, формирующим изображение поверхности образца. Направление испускания вторичных электронов зависит от ориентации особенностей поверхности. Там сформированное изображение будет отражать характерную особенность участка поверхности, подвергшегося воздействию электронного луча.

Фигура 1.Сканирующий электронный микроскоп фокусирует пучок электронов на поверхности образца. Вторичные электроны испускаются с поверхности образца. Детектор используется для формирования изображения из вторичных электронов.

Просвечивающий электронный микроскоп (ПЭМ)

В просвечивающем электронном микроскопе или ТЭМ пучок электронов попадает на очень тонкий образец (обычно толщиной не более 100 нм). Электроны проходят через образец (рис. 2).После образца электроны попадают на флуоресцентный экран, который формирует изображение с прошедшими электронами. Вы можете лучше понять этот процесс, представив себе, как работает кинопроектор. В проекторе у вас есть пленка с негативным изображением, которое будет проецироваться. Проектор освещает негатив белым светом, и проходящий свет формирует изображение, содержащееся в негативе.

Рисунок 2. Трансмиссионный электронный микроскоп. Пучок электронов фокусируется на образце.Электроны проходят через образец, формируя изображение на флуоресцентном экране.

Сканирующий трансмиссионный электронный микроскоп (STEM)

Сканирующий трансмиссионный электронный микроскоп или STEM сочетает в себе возможности SEM и TEM. Электронный луч проходит через образец для создания изображения (TEM), а также сканирует небольшую область образца (SEM). Возможность сканировать электронные пучки позволяет пользователю анализировать образец с помощью различных методов, таких как спектроскопия потерь энергии электронов (EELS) (EELS) и спектроскопия энергодисперсионного рентгеновского излучения (EDX) , которые являются полезными инструментами для понимания природы материалы в образце.

Использование электронного микроскопа

С помощью электронных микроскопов мы можем наблюдать маленький мир, из которого состоит большинство вещей вокруг нас. До появления электронного микроскопа мы не знали, как все это выглядит (форма, размер и т. д.). Мы полагались на свое воображение, чтобы представить себе эти объекты.

Рисунок 3. СЭМ-изображения. А) Поверхность усиков осы. Б) Снежинка. С) Древесина. Г) Клетки крови (размером 1-6 микрометров).

С помощью РЭМ мы можем наблюдать грубую морфологию поверхностей, которые невооруженным глазом кажутся плоскими. На рис. 3 показаны СЭМ-изображения обычных вещей в нашей жизни. Используя РЭМ, мы можем узнать, как на самом деле все выглядит в малом масштабе. В этом масштабе вещи выглядят совершенно по-другому, и знать это важно, потому что свойства вещей в крупном масштабе определяются их характеристиками в мелком масштабе. В электронной промышленности SEM необходим для определения характеристик компонентов интегральных схем, размер которых составляет всего несколько нанометров.На рис. 4А показано изображение набора транзисторов (один из основных компонентов компьютерной микросхемы).

Рисунок 3. A) СЭМ-изображение транзисторов. Б) Кристаллическая структура Ti2Se.

TEM и STEM позволяют нам исследовать их кристаллическую структуру, тип атомов в материале, а также его дефекты и примеси (рис. 4B). Благодаря лучшему разрешению, чем SEM, TEM может идентифицировать отдельные атомы в кристалле.С помощью этой информации ученые и инженеры могут корректировать свои процессы обработки материалов, чтобы улучшить или адаптировать свойства своих материалов.

В биологии ПЭМ можно использовать для наблюдения за внутренней структурой клетки. Хотя клетка должна быть фиксированной (не живой), она предоставляет важную информацию о своих функциях. Наконец, ПЭМ недавно использовали для непосредственного наблюдения знаменитой структуры двойной спирали ДНК. До этого прямого наблюдения структура ДНК рисовалась в учебниках только как карикатура.

Краткий обзор урока

Электронный микроскоп использует электроны для наблюдения за структурой и морфологией объектов в малых масштабах (до долей нанометра). Основными типами электронных микроскопов являются сканирующий электронный микроскоп (SEM) , трансмиссионный электронный микроскоп (TEM) и сканирующий трансмиссионный микроскоп (STEM) . Электронные микроскопы имеют широкий спектр применения в науке и технике.

Основные типы электронных микроскопов

  • Сканирующий электронный микроскоп : пучок электронов сканирует поверхность образца, взаимодействуя с материалом таким образом, что вызывает испускание вторичных электронов, которые захватываются детектором; это формирует изображение поверхности образца
  • Просвечивающий электронный микроскоп : пучок электронов падает и проходит через очень тонкий образец, затем проходит через флуоресцентный экран, который формирует изображение
  • Сканирующий трансмиссионный электронный микроскоп : электронный луч проходит через образец для создания изображения, а также сканирует небольшую область образца

Результаты обучения

Когда вы закончите, вы сможете:

  • Объяснить, чем электронный микроскоп отличается от стандартных микроскопов
  • Опишите три основных типа электронных микроскопов
  • Обсудить использование электронных микроскопов

Какие существуют три основных типа микроскопов?

Микроскопы представляют собой невероятно важную научную разработку, их изобретение полностью открыло область микробиологии.В то время как современные микроскопы могут улучшать изображения намного лучше, чем их более ранние аналоги, они также имеют разный уровень технологической сложности и находят применение в разных областях. Типы микроскопов можно разделить на три основные категории: оптические, электронные и сканирующие зондовые микроскопы. Самая ранняя известная идея микроскопа восходит к Англии 13-го века, но историки приписывают изобретение первого настоящего микроскопа, который попал в категорию оптических, трем голландским мастерам очков, отцу и сыну Гансу и Захариасу Янсенам, а также коллеге Гансу. Липперши.Большинство этих изобретений можно отнести к трем более крупным категориям, упомянутым ранее, но есть и исключения, такие как рентгеновский микроскоп и ультразвуковой микроскоп.

TL;DR (слишком длинно, не читал)

Ученые используют три типа микроскопов, каждый из которых имеет свое назначение: оптический, электронный и сканирующий зонд.

Оптические микроскопы: первые

Самый ранний и самый простой микроскоп использовал единственную выпуклую линзу для увеличения изображения, помещенного в его фокус.С годами ученые добавили больше линз, создав составные микроскопы со все более мощным увеличением. Сложные микроскопы могут сделать объекты размером всего 0,2 нанометра видимыми для человеческого глаза. Дальнейшие разработки помогли сделать эту относительно простую технологию эффективным инструментом, например, добавление источника света, расположенного позади объекта микроскопа (при условии, что он несколько прозрачен), или использование различных стратегических характеристик света для лучшего освещения различных объектов. например, некоторые источники света лучше освещают кристаллы.Оптические микроскопы могут обеспечить высокий уровень увеличения, но с низким разрешением, и они являются наиболее распространенным типом микроскопов.

Электронные микроскопы стреляют мелкими частицами

Электронные микроскопы стреляют пучками электронов в предмет, который находится в вакуумной герметичной трубке. Ученые часто используют эти микроскопы для изучения клеток. В случае просвечивающего электронного микроскопа электроны проходят через тонкий и обезвоженный объект, попадая на пленку, расположенную позади объекта, формируя изображение, включающее внутренние структуры клетки.Сканирующие электронные микроскопы стреляют пучком электронов по поверхности предмета, создавая трехмерное изображение. Эти микроскопы имеют увеличение в миллион раз больше, чем может видеть человеческий глаз с четким разрешением.

Сканирующие зондовые микроскопы с очень тонким наконечником

В этом микроскопе зонд, металлический наконечник которого может быть размером с атом, перемещается по микроскопической поверхности. Зонд может измерять ряд параметров, перемещаясь по объекту, от физической глубины до электронных и магнитных сил.Эти микроскопы могут быть невероятно мощными и могут разрешать объекты размером меньше нанометра; однако полученные изображения не имеют цвета, поскольку зонд измеряет не только видимый свет, но и другие вещи. Эта технология зародилась в 1981 году в более ранней итерации, называемой сканирующим туннельным микроскопом.

Электронные микроскопы – обзор

3 Электронный микроскоп

Электронный микроскоп, как и световой микроскоп, состоит из четырех основных компонентов: источника освещения, предметного столика, объектива/увеличительных линз и детекторов сигналов.Электронный микроскоп и его компоненты, хотя и аналогичны световому микроскопу, но из-за корпускулярной природы электрона очень отличаются.

Возможно, самая большая разница между электронным микроскопом и световым микроскопом заключается в необходимости вакуума. Как обсуждалось ранее, электроны — это заряженные частицы, которые сильно взаимодействуют с другим веществом. Хотя это может быть полезно за счет генерации вторичных сигналов, это также может быть очень вредным. Электронный пучок взаимодействует с любыми атомами на своем пути, в том числе из атмосферы, что приводит к рассеянию и дисперсии луча.Чтобы свести к минимуму рассеяние луча, электронные микроскопы чаще всего работают и поддерживаются при высоком вакууме порядка 10 −5 –10 −7 Па (Inkson, 2016; Williams and Carter, 2009). Высокий вакуум необходим не только для предотвращения рассеяния, но и для сохранения источника электронов и предотвращения загрязнения образца во время визуализации.

В электронном микроскопе есть два типа источников: термоэмиссионные и автоэмиссионные. Термоэмиссионные источники испускают электроны при нагревании и изготавливаются из нитей вольфрамовой проволоки или кристаллов гексаборида лантана.Источники полевой эмиссии (FEG) производят электроны под большим электрическим потенциалом и сделаны из очень острых вольфрамовых игл (Brandon and Kaplan, 2008; Williams and Carter, 2009). FEG производят более яркий и монохроматический луч, аналогичный лазеру, используемому в конфокальном лазерном сканирующем микроскопе, в то время как термоэлектронные источники производят «более белые» электроны с более широким энергетическим разбросом, больше похожим на галогенную лампочку, используемую в традиционном световом микроскопе. ФЭГ лучше подходят для аналитической характеристики из-за более узкого распределения энергии в пучке, но стоят значительно дороже, в то время как термоэлектронные источники дешевле и могут обеспечить более широкое освещение на большей площади образца, что позволяет получать изображения с меньшим увеличением в ПЭМ (Williams and Carter, 2009). ).Оба типа источников электронов полностью подходят для характеристики систем доставки омега-3.

Столик электронного микроскопа очень похож на предметный столик светового микроскопа, главное отличие состоит в том, что предметный столик находится в вакууме, а не в атмосфере. Различия в стадии обсуждаются в разделах, посвященных сканирующей и просвечивающей электронной микроскопии.

Линза объектива и все остальные линзы в электронном микроскопе значительно отличаются от линз светового микроскопа.Электроны являются заряженными частицами и не могут проходить через линзу из параболического стекла. Однако их можно отклонять и управлять ими с помощью магнитных полей. В электронном микроскопе используется сложная серия электромагнитных линз для фокусировки электронного луча на образец, создания изображения, увеличения изображения и проецирования изображения на детектор (Brandon and Kaplan, 2008; Egerton, 2005; Williams and Картер, 2009). Эти линзы создают сферические магнитные поля, приводящие к аберрациям изображения и ограничивающие разрешающую способность электронного микроскопа.Однако магнитные поля в этих линзах можно изменять, регулируя проходящий через них электрический ток, и в результате можно изменять как фокус, так и увеличение без перемещения образца или замены линз. В последнее время разработка сложных систем коррекции аберраций в электронных микроскопах высокого класса ограничила сферические аберрации за счет создания сложного набора магнитных полей, которые точно повторяют магнитное поле параболической формы (Erni, 2015).

Детекторы сигналов, как и любой другой компонент электронного микроскопа, сильно отличаются от детекторов светового микроскопа.Человеческий глаз не способен визуализировать электроны, и поэтому необходимо иметь специальные детекторы для записи и преобразования электронных сигналов в визуальный вывод. Существует ряд способов обнаружения электронов, включая следующие: фосфоресцентные экраны, полупроводниковые детекторы, детекторы сцинтилляторов-фотоумножителей, детекторы устройств с зарядовой связью и прямые детекторы электронов (Egerton, 2005; Williams and Carter, 2009). Каждый из этих методов имеет свои преимущества и недостатки, но все они в достаточной степени способны обнаруживать и отображать выходной электронный сигнал полезным образом.

Все электронные микроскопы состоят из некоторой комбинации четырех компонентов, обсуждавшихся ранее, а также вакуумной системы. В следующих разделах мы обсудим SEM и TEM.

Электронная микроскопия | TEM против SEM | Thermo Fisher Scientific

Электронные микроскопы

Электронные микроскопы стали мощным инструментом для определения характеристик широкого спектра материалов. Их универсальность и чрезвычайно высокое пространственное разрешение делают их очень ценным инструментом для многих приложений.Двумя основными типами электронных микроскопов являются просвечивающий электронный микроскоп (ПЭМ) и сканирующий электронный микроскоп (СЭМ). Здесь мы кратко опишем их сходства и различия.

Разница между SEM и TEM

Основное различие между SEM и TEM заключается в том, что SEM создает изображение путем обнаружения отраженных или сбитых электронов, тогда как TEM использует прошедшие электроны (электроны, проходящие через образец) для создания изображения . В результате ПЭМ предоставляет ценную информацию о внутренней структуре образца, такую ​​как кристаллическая структура, морфология и информация о напряженном состоянии, а СЭМ предоставляет информацию о поверхности образца и его составе.

Принцип работы сканирующих электронных микроскопов и просвечивающих электронных микроскопов

Начнем с сходства. В обоих методах для получения изображений образцов используются электроны. Их основные компоненты одинаковы:

  • Источник электронов
  • Серия электромагнитных и электростатических линз для управления формой и траекторией электронного луча
  • Электронные апертуры

Все эти компоненты размещены внутри камеры, которая под высоким вакуумом.

Теперь о различиях. В SEM используется определенный набор катушек для сканирования луча в виде растрового изображения и сбора рассеянных электронов.

Принцип просвечивающей электронной микроскопии (ПЭМ), как следует из названия, заключается в использовании прошедших электронов, электронов, которые проходят через образец до того, как они собираются. В результате ПЭМ предоставляет бесценную информацию о внутренней структуре образца, такую ​​как кристаллическая структура, морфология и информация о напряженном состоянии, в то время как СЭМ предоставляет информацию о поверхности образца и его составе.

Более того, одним из наиболее заметных различий между двумя методами является оптимальное пространственное разрешение, которого они могут достичь. Разрешение СЭМ ограничено ~ 0,5 нм, в то время как с недавним развитием ПЭМ с коррекцией аберраций сообщалось об изображениях с пространственным разрешением даже менее 50 пм.

Какой метод электронной микроскопии лучше всего подходит для вашего анализа?

Все зависит от того, какой тип анализа вы хотите выполнить. Например, если вы хотите получить информацию о поверхности вашего образца, такую ​​как обнаружение шероховатости или загрязнения, вам следует выбрать РЭМ.С другой стороны, если вы хотите узнать, какова кристаллическая структура вашего образца, или если вы хотите найти возможные структурные дефекты или примеси, то использование ПЭМ — единственный способ сделать это.

СЭМ обеспечивают трехмерное изображение поверхности образца, тогда как изображения ПЭМ представляют собой двумерные проекции образца, что в некоторых случаях затрудняет интерпретацию результатов для оператора.

Из-за требований к пропускаемым электронам образцы для ПЭМ должны быть очень тонкими (как правило, менее 150 нм), а в случаях, когда требуется получение изображений с высоким разрешением, даже ниже 30 нм, в то время как для изображений СЭМ таких особых требований нет .

Это показывает еще одно существенное различие между двумя методами: подготовка проб. Образцы СЭМ не требуют особых усилий для подготовки образцов и могут быть отображены непосредственно путем установки их на алюминиевой заглушке.

Подготовка проб для ПЭМ, напротив, представляет собой довольно сложную и утомительную процедуру, успешно следовать которой могут только обученные и опытные пользователи. Образцы должны быть очень тонкими, как можно более плоскими, а метод подготовки не должен привносить в образец никаких артефактов (таких как осадки или аморфизация).Было разработано множество методов, включая электрополировку, механическую полировку и измельчение сфокусированным ионным пучком. Для крепления образцов ПЭМ используются специальные сетки и держатели.

РЭМ и ТЭМ: различия в работе

Две системы ЭМ также различаются по принципу работы. В РЭМ обычно используется ускоряющее напряжение до 30 кВ, а пользователи ТЭМ могут устанавливать его в диапазоне 60–300 кВ.

Увеличение, предлагаемое ПЭМ, также намного выше по сравнению с РЭМ. Пользователи TEM могут увеличивать свои образцы более чем в 50 миллионов раз, в то время как для SEM это ограничено 1–2 миллионами раз.

Однако максимальное поле зрения (FOV), которого может достичь SEM, намного больше, чем у TEM, а это означает, что пользователи TEM могут отображать только очень небольшую часть своего образца. Точно так же глубина резкости систем SEM намного выше, чем в системах TEM.

Электронно-микроскопические изображения кремния. а) СЭМ-изображение с SED дает информацию о морфологии поверхности, а б) ПЭМ-изображение показывает структурную информацию о внутреннем образце.

Кроме того, способы создания изображений в этих двух системах различаются.В РЭМ образцы располагаются в нижней части электронного столба, а рассеянные электроны (обратно рассеянные или вторичные) улавливаются электронными детекторами. Затем фотоумножители используются для преобразования этого сигнала в сигнал напряжения, который усиливается для создания изображения на экране ПК.

В ПЭМ-микроскопе образец находится в середине колонки. Прошедшие электроны проходят через него и через ряд линз под образцом (промежуточные и проекционные линзы).Изображение выводится непосредственно на флуоресцентный экран или через камеру устройства с зарядовой связью (ПЗС) на экран ПК.

Краткое изложение основных различий между SEM и TEM.

90 227
СЭМ ТЕМ
Тип электронов
  • Разрозненные, сканирование электроны
Высокое напряжение
Толщина образца
Тип информации
  • Двухмерное проекционное изображение внутренней структуры
Макс.увеличение
  • До ~1–2 миллионов раз
  • Более 50 миллионов раз
Макс. FOV
Формирование изображения
  • Электроны захвачены и подсчитаны детекторами, изображение на экране ПК
  • 9

    • Прямой визуализация на флуоресцентном экране Или экран ПК с CCD
  • 0
    • 1
  • 9

    • Подготовка кропотливых образцов, обученные пользователи требуют
  • Вообще, TEMS более сложны в эксплуатации.Пользователям ТЕМ требуется интенсивное обучение, прежде чем они смогут работать с ними. Перед каждым использованием необходимо выполнять специальные процедуры, включающие несколько шагов, которые гарантируют идеальное выравнивание электронного луча. В приведенной выше таблице вы можете увидеть сводку основных различий между SEM и TEM.

    Сочетание технологии SEM и TEM

    Следует упомянуть еще об одном методе электронной микроскопии, который представляет собой комбинацию TEM и SEM, а именно сканирующую просвечивающую электронную микроскопию (STEM).Его можно применять к обеим системам, но все его возможности раскрываются при применении к инструменту ТЕМ. Большинство современных ПЭМ можно переключить в «режим STEM», и пользователю нужно только изменить процедуру их юстировки. В режиме STEM луч точно фокусируется и сканирует область образца (как это делает SEM), а изображение генерируется прошедшими электронами (как в TEM).

    При работе в режиме STEM пользователи могут воспользоваться возможностями обоих методов. Они могут изучать внутреннюю структуру образцов с очень высокой разрешающей способностью (даже выше разрешения ПЭМ), но также использовать другие сигналы, такие как рентгеновские лучи и потери энергии электронами.Эти сигналы можно использовать в спектроскопических методах: энергодисперсионной рентгеновской спектроскопии (EDX) и спектроскопии потерь энергии электронов (EELS).

    Конечно, EDX также является обычной практикой в ​​системах SEM и используется для определения химического состава образцов путем обнаружения характеристического рентгеновского излучения, испускаемого материалами при их бомбардировке электронами.

    EELS может быть реализован только в системе TEM, работающей в режиме STEM, и позволяет исследовать атомный и химический состав, электронные свойства и локальные измерения толщины материалов.

    Другие факторы, влияющие на решение при выборе и покупке электронного микроскопа

    Скорость

    Настольные РЭМ-системы требуют минимальной подготовки образцов, а их низкие требования к вакууму и небольшой откачиваемый объем позволяют системе представлять изображение гораздо быстрее, чем типичная система напольной модели.

    Кроме того, настольные РЭМ обычно обслуживаются потребителем информации, что исключает время, необходимое специальному оператору для выполнения анализа, подготовки отчета и сообщения результатов.

    В дополнение к более быстрым ответам существенную нематериальную ценность представляет оперативность анализа и способность пользователя направлять расследование в режиме реального времени в ответ на наблюдения.

    Наконец, в некоторых приложениях, таких как инспекция, более длительные задержки влекут за собой ощутимые затраты, поскольку подвергают риску большее количество незавершенных работ.

    Приложения

    Хорошо ли определена процедура приложения? Если это так и настольный SEM может предоставить необходимую информацию, зачем тратить больше? Обеспокоенность будущими требованиями, превышающими возможности настольных компьютеров, следует оценивать с точки зрения определенности и сроков потенциальных требований, а также доступности внешних ресурсов для более требовательных приложений.

    Даже в тех случаях, когда будущие требования превысят возможности настольного компьютера, первоначальные инвестиции в настольный SEM могут продолжать приносить доход, поскольку эта система используется в качестве дополнения к будущей системе напольной модели.

    Возможно, для скрининга или для продолжения выполнения рутинных анализов, в то время как система моделирования пола применяется для более требовательных приложений.

    Настольная система также может служить поэтапным подходом к обоснованию более крупной системы, устанавливая ценность SEM и позволяя на основе опыта оценить необходимость и стоимость более продвинутых возможностей от внешнего поставщика.

    Пользователи

    Сколько человек будет использовать систему? Обучены ли пользователи? Если нет, то сколько времени они готовы инвестировать в обучение? Настольные РЭМ просты в эксплуатации и требуют минимальной подготовки образцов или вообще не требуют их. Получить изображение можно так же просто, как нажать пару кнопок.

    Доступ к более сложным процедурам могут получить пользователи с особыми потребностями, которые готовы потратить немного времени на обучение. В целом требования к обучению операторов намного ниже при использовании настольной системы, а сама система намного надежнее.Его труднее сломать, а потенциальная стоимость ремонта намного ниже.

    Выбор между РЭМ и ТЭМ

    Из всего, что мы упомянули, становится ясно, что «лучшей» методики не существует; все зависит от типа анализа, который вам требуется. ТЭМ — это выбор, когда вы хотите получить информацию о внутренней структуре, в то время как СЭМ предпочтительнее, когда требуется информация о поверхности. Конечно, основными факторами принятия решения являются большая разница в цене между двумя системами, а также простота использования.ПЭМ могут обеспечить гораздо большую разрешающую способность и универсальность для пользователя, но они намного дороже и крупнее, чем РЭМ, и требуют больше усилий для получения и интерпретации результатов.

    Чтобы узнать больше о СЭМ и понять, соответствует ли он вашим исследовательским требованиям, вы можете ознакомиться с нашим бесплатным электронным руководством: Как выбрать сканирующий электронный микроскоп. Это электронное руководство предназначено для того, чтобы помочь вам выбрать наиболее подходящие системы сканирующего электронного микроскопа (СЭМ) для ваших исследований.

    Добавить комментарий

    Ваш адрес email не будет опубликован.