透射电子显微镜行业研究的方法有哪些？

点击联系发帖人 时间：2022-07-26 10:18

透射电子显微镜

文章指导：文韬（研究员）

　　透射电子显微镜（transmission electron microscope，TEM）是我们观察和分析微观世界的有力工具。20世纪30年代，伴随着量子力学的诞生，人们意识到可以利用具有极短波长的电子束成像，以得到极小的分辨率极限 (resolution limitation) 。1933年，西门子公司制造了人类历史上第一台商业化的TEM（Siemens

图1. 左：第一款商业化的电子显微镜Siemens EM-1，现藏于德国慕尼黑的德意志博物馆；右：TEM的主要发明者Ernst Ruska ()。

　　但是，同大多数的显微镜一样，TEM得到的也都是平面图像。换言之，我们所看到的TEM照片都是三维结构在二维平面上的投影。这种情况下，样品结构在成像过程中的投影会发生重叠。一方面，重叠的图像可能会造成观察中“假象”（图2）；另一方面，观察维度的限制导致我们无法通过普通的TEM图像获取样品在厚度方向上（z方向）的信息。这种效应也被称为“投影极限 (projection

图2. 由于投影的关系，二维图像无法正确反映真实的三维结构，甚至会造成“假象”。

　　为了克服这一局限，研究者建立了一类方法，可以从二维的平面图像出发，以得到三维的立体图像。这种方法可以还原所观察对象的三维结构，因此称为“三维重构 (3D reconstruction)”。事实上，目前三维重构技术已经发展的比较成熟。例如，医院用于进行影像诊断学检查的CT就是一种利用X-射线作为光源的三维重构技术。

Theorem)”：三维物体沿电子束方向投影的傅立叶变换是该物体所对应的傅立叶空间中通过中心且垂直于投影方向的一个截面。基于这一理论，当我们有足够数量的、来自不同方向的投影时，就可以通过数学运算得到原始的三维结构。

配合，用于分析生物样品，如蛋白质、病毒等。由于很多生物分子的功能实际上是取决于自身的空间结构（如蛋白质的第四级结构），所以得到高分辨率的三维结构信息可以在很大程度上帮助我们了解其作用机理。电子晶体学主要针对具有二维结晶结构的生物样品，如膜蛋白分子等，通过结合电子衍射和明场照片得到三维结构。电子断层扫描是通过倾转样品，得到一系列不同角度的二维照片，进而得到其三维结构。前两种方法对样品有特殊的要求，第三种方法的适用性更广一些。

图3. 三种透射电子显微镜三维重构的方法。

　　三维重构不仅可以得到样品的结构信息，通过与元素分析手段（如EDX等）相结合，还可以得到不同元素在三维空间中的分布信息。这在杂化材料的研究中具有重要的应用价值。

　　透射电子显微镜三维重构技术，很好地弥补了普通照片在成像维度上的不足；将冷冻电镜和元素分析等手段有机地集合在一起，极大地增强了电子显微学的研究手段，特别是为具有多尺度结构的软物质的研究提供了一种有力的工具。

（文/袁俊指导/文韬华南软物质科学与技术高等研究院）

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电子显微镜的应用领域有哪些？

　　电子显微镜是当前应用最为广泛的一种显微镜，常用的有透射电子显微镜和扫描电子显微镜。他可以把很细小的物体放大到2000倍，并且可以通过电子显微镜能够清楚的观察到金属原子的结构，甚至是半导体原子整体排列...

　　电子显微镜是当前应用最为广泛的一种显微镜，常用的有透射电子显微镜和扫描电子显微镜。他可以把很细小的物体放大到2000倍，并且可以通过电子显微镜能够清楚的观察到金属原子的结构，甚至是半导体原子整体排列的状况，电子显微镜是一件非常神奇的仪器，那么电子显微镜的应用领域有哪些呢？下面深视光谷小编来给大家介绍。

　　电子显微镜的应用领域有哪些：

　　1、工业检视，例如电路板、精密机械等；

　　2、印刷检视，SMT焊接检查；

　　4、IC表面检查；

　　3、红外理疗（特定产品）；

　　2、动物切片观察；

　　3、植物病虫观察；

　　1、扩视器，协助智障人士阅读；

　　3、古董，字画，玉器文物等鉴定；

　　4、其他一些视频图像分析领域。

　　以上内容就是对电子显微镜的应用领域有哪些的介绍了，电子显微镜是以电子束为照明源，通过电子流对样品的透射或反射及电磁透镜的多级，放大后在荧光屏上成像的大型仪器，是利用电子与物质作用所产生之讯号监定微区域晶体结构，微细组织，化学成份，化学键结和电子分布情况的电子光学装置。

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　　透射电子显微镜是使用较为广泛的一类电镜，具有分辨率高、可与其他技术联用的优点。已广泛应用于医学、生物学等各个研究领域，成为组织学、病理学、解剖学以及临床病理诊断的重要工具之一。

　　透射电子显微镜的应用领域：

　　材料的微观结构对材料的力学、光学、电学等物理化学性质起着决定性作用。透射电子显微镜作为材料表征的重要手段，不仅可以用衍射模式来研究晶体的结构，还可以在成像模式下得到实空间的高分辨像，即对材料中的原子进行直接成像，直接观察材料的微观结构。

　　在物理学领域中，电子全息术能够同时提供电子波的振幅和相位信息，从而使透射电子显微镜在磁场和电场分布等与相位密切相关的研究上得到广泛应用。目前，透射电子显微镜结合电子全息已经应用在测量半导体多层薄膜结构器件的电场分布、磁性材料内部的磁畴分布等方面。

　　在化学领域，原位透射电子显微镜因其超高的空间分辨率为原位观察气相、液相化学反应提供了一种重要的方法。利用原位透射电子显微镜进一步理解化学反应的机理和纳米材料的转变过程，以期望从化学反应的本质理解、调控和设计材料的合成。目前，原位电子显微技术已在材料合成、化学催化、能源应用和生命科学领域发挥着重要作用。透射电子显微镜可以在*的放大倍数下直接观察纳米颗粒的形貌和结构，是纳米材料Z常用的表征手段之一。

　　在生物学领域，X射线晶体学技术和核磁共振常被用来研究生物大分子的结构，已经能够将蛋白质的位置精度确定到0.2nm，但是其各有局限。X射线晶体学技术基于蛋白质晶体，研究的常常是分子的基态结构，而对解析分子的激发态和过渡态无能为力。生物大分子在体内常常发生相互作用并形成复合物而发挥作用，这些复合物的结晶化非常困难。核磁共振虽然能够获得分子在溶液中的结构并且能够研究分子的动态变化，但主要适合用来研究分子量较小的生物大分子。

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