环境 扫描电子显微镜 的成像特点

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1、环境扫描电子显微镜的成像特点环境扫描电子显微镜中所指的环境并非真正意义上的大气环境(760Torr)，与传统扫描电子显微镜样品室高真空度相比，其样品室的真空度可以很低(约20Torr)。是在传统的样品室中多一个GSED探头，因此它在传统的基础上增添了新的功能。其主要的特点是:可以观察含适量水分的样品和非导体材料样，比如植物的叶片、动物中的昆虫、作物的籽粒川、含结晶水的固体材料等。GSED:气体二次电子探头传统扫描电子显微镜配有接收二次电子的探头(ET)，它的工作原理探头通过接收样品的二次电子，经光电倍增管放大后，信号再输到前置

2、放大器放大。最后去调制显象管或其它成象系统。但它只能在高真空下工作，因此只能观察不含水分的固体导电样品和通过脱水、喷金属化等处理后的生物样品。对于含有适量水分的新鲜生物等样品，传统扫描电镜就无法满足要求。因此，人们渴望既能在高真空下又能在低真空下甚至能在大气环境下工作的扫描电子显微镜。二十世纪八十年代，随着真空系统中多重限压狭缝技术开发成功即将样品室与柱形导管之间的真空隔开和气体二次电子探头的研究成功。美国公司于年推出第一台商用环境电子显微镜。环境扫描电子显微镜的诞生，把人们引入了一个全新的形态观察的领域。环境扫描电镜的工作原

3、理和特点工作原理环境扫描电镜有二个探头(ET和GSED),分别在高真空和低真空下工作。因此,它除了保持传统扫描电镜功能外，由于增加了GSED探头,就增加了新的功能。GSED可以在低真空(约20Torr)下工作,它安装在物镜极靴底部,探头上施以数百伏的正电压以吸引由样品激发出的二次电子,二次电子在探头电场中被加速并碰撞气体分子使其电离,部分气体电离成正离子和电子这些电子被称为气体二次电子,这种加速一电离过程的不断重复,使初始二次电子信号呈连续比例级数放大,GSED探头接收这些信号并将其直接传到电子放大器放大成电信号去调制显象管或

4、其它成像系统。工作特点GSED探头不含高压元件,可以在低真空的多气体环境中工作,故可以观察含有适量水分的生物样品信号的初始放大靠电离气体分子进行,不再需要光电倍增管,探头对光、对热不再敏感,故可以观察发光材料和使用热台当绝缘样品表面沉积电荷时,形成的电场会吸引被电离的气体中的正离子而被中和。故非导体样品表面不再进行金属化喷涂处理,从而更好地观察样品表面的细节也节省了处理样品的中间环节由于GSED探头弥补了ET探头的缺点,使得环境扫描电子显微镜的运用范围大大扩展。样品室内的适量气体对其工作性能不但没有影响,反而有益,气体越容易电

5、离,所获得的放大增益越高,改变探头的偏置电压即可调节增益或适应于不同的气体。由于水蒸汽获取方便,没有毒性,容易电离,成像性能佳,因此成为最常用的气体。但由于GSED在物镜极靴下面,正对着样品,被放射电子由于能量大,能直接射向GSED探头,因此图像背景较深,对图像的对比度会有些影响。环境扫描电镜的应用环境扫描电子显微镜除了具有传统扫描电子显微镜所有功能外,还具有在低真空下观察含有一定水分的样品和非导体样品。特别对生物样品的观察,省去了脱水、喷金属化等处理的中间制样环节,使得样品能保持原有的微观形貌,这对于观察研究生物微观形貌是非

6、常重要的环节。在传统扫描电子显微镜中动物、植物样品不通过脱水等处理是不能观察的。动、植物样品通过脱水等处理后,样品的微观形貌会产生变化,这是不可避免的,这会影响人们对生物微观形态的认识。但在环境扫描电镜中,动、植物样品可以不需要脱水等处理,使样品少变形或不变形,因而更真实地反映样品的微观形貌。环境扫描电镜在低真空下,最适用于观察那些具有一定强度和含水量很低的样品。比如植物的叶子,动物中的昆虫,作物的籽粒,含有结晶水的固体材料等。随着环境扫描电子显微镜实验技术条件的不断探索和完善,它在生物医学、林学、材料、化工、石油地质、建材、

7、食品、轻工等研究领域会得到越来越广泛的应用。实验过程一些问题的认识虽然环境扫描电镜可以观察含水分的样品,但要出好每种样品的图象,难度还是比较大,必须花费一些时间来摸索,积累更多的经验,才能出好图象,特别在低真空下。在正确认识工作原理的基础上,在具体运用观察新鲜生物样品和其它含水样品时,掌握一些操作技术要领是非常必要的。例如:由于环境扫描电镜的低真空下并非真正的大气压力,样品的水分蒸发问题还是存在,观察时间若太久,势必造成样品因水分蒸发而使样品变形。因此,观察和记录操作要尽可能地快。虽然的样品台一次可以同时装多个样品,但在观察含

8、水分的生物样品或在真空下易变形的样品时,建议最好一次放入一个样品。在低真空下工作时,要接上冷台,该冷台的温度与样品室压力的设置很重要。要保持样品的新鲜度,保持样品的生活状态,温度和压力的设置必须使样品所含游离水处于临界状态,即水分不蒸发也不凝结,但针对不同生物样品的温度与压力