热电子显微成像

时间:2010-9-21 来源:中国有色金属科技信息网 编辑: cnitdc 点击: 1次 近日，日本物质材料研究机构的研究人员开发出一种新型电子源，有望使电子显微镜的识别和测定能力得到飞跃式提高。据介绍，开发出这种新型电子源的是日本物质材料机构的两名华人科学家，一次元材料组组长唐捷和研究员张涵（音译）。为了大幅度提高电子显微镜的性能，他们重点进行了新型电子源的开发，同时在电子放射方法方面也进行了创新。　　目前，电子显微镜普遍使用金属元素钨作为电子源，而化合物六硼化镧（LaB6）作为电子源虽然在性能上超过钨，但其硬度超过钨一倍以上，如果没有合适的加工方法很难实现应用。此次研究人员使用了一种叫化学气相堆积法的方法，首先制成了单结晶的六硼化镧纳米线，然后使用电界蒸发的方式除去了纳米线表面的不纯物质，从而成功开发出了新型电子源。与以往通过高温加热热源，使之放射出热电子的方式相比，新型电子源采用的是以极高的亮度放射出超细电子束的电界放射方式。　　在电子显微镜技术领域，日本过去一直领先世界，透过式电子显微镜和扫描式电子显微镜也一直是日本重要的技术出口产品，但目前在该领域日本已经被美国和德国超越。研究人员称，前段时间日本已经开发出新型高性能镜头，如果配上此次开发成功的六硼化镧单结晶纳米线电界放射型电子源，将有望使日本重新夺回透过式电子显微镜世界领先地位。（据科技日报） 算新闻还是旧闻啊?小日本有戏不？

①照明源不同。电镜所用的照明源是电子枪发出的电子流，而光镜的照明源是可见光(日光或灯光)，由于电子流的波长远短于光波波长，故电镜的放大及分辨率显著地高于光镜。 　　②透镜不同。电镜中起放大作用的物镜是电磁透镜(能在中央部位产生磁场的环形电磁线圈)，而光镜的物镜则是玻璃磨制而成的光学透镜。电镜中的电磁透镜共有三组，分别与光镜中聚光镜、物镜和目镜的功能相当。 　　③成像原理不同。在电镜中，作用于被检样品的电子束经电磁透镜放大后打到荧光屏上成像或作用于感光胶片成像。其电子浓淡的差别产生的机理是，电子束作用于被检样品时，入射电子与物质的原子发生碰撞产生散射，由于样品不同部位对电子有不同散射度，故样品电子像以浓淡呈现。而光镜中样品的物像以亮度差呈现，它是由被检样品的不同结构吸收光线多少的不同所造成的。 　　④所用标本制备方式不同，电镜观察所用组织细胞标本的制备程序较复杂，技术难度和费用都较高，在取材、固定、脱水和包埋等环节上需要特殊的试剂和操作，最后还需将包埋好的组织块放人超薄切片机切成50～100nm厚的超薄标本片。而光镜观察的标本则一般置于载玻片上，如普通组织切片标本、细胞涂片标本、组织压片标本和细胞滴片标本等。 　　电子显微镜由电子流代替可见光，由磁场代替透镜，让电子的运动代替。光子“数码显微镜”实际上就是在光学显微镜的基础上加了一个数码成像装置，可以将显微镜所成的像，在电脑屏幕上直接显示出来(Intel就推出过一款类似儿童玩具的“数码显微镜”)，其基础还是光学显微镜，和电子显微镜的成像原理是有根本区别的。在这里我们要区别清楚分辨率和放大倍数的问题。细微物体在放大成像时，其最高分辨率取决于所反射的光波的波长，波长越短，分辨率就越高，电子显微镜是利用了波长比普通可见光短得多的X射线成像，当然具备很高的分辨率，而普通“数码显微镜”的放大倍数可以很大，但分辨率是无法提高的。 　　光学显微镜的分辨率与光波的波长有关。对于接近和小于光波波长的物体光学显微镜就无能为力了。电子运动的波长比光波波长短的多，就可以看到更细小的物体。光学显微镜是由一组光学镜头组成的放大成像系统，而电子显微镜由电子流代替可见光，由磁场代替透镜，让电子的运动代替光子，这样就可以看到比光学系统能看到的更小的物体。 　　所谓“数码显微镜”实际上就是在光学显微镜的基础上加了一个数码成像装置，可以将显微镜所成的像，在电脑屏幕上直接显示出来(Intel就推出过一款类似儿童玩具的“数码显微镜”)，其基础还是光学显微镜，和电子显微镜的成像原理是有根本区别的。在这里我们要区别清楚分辨率和放大倍数的问题。细微物体在放大成像时，其最高分辨率取决于所反射的光波的波长，波长越短，分辨率就越高，电子显微镜是利用了波长比普通可见光短得多的X射线成像，当然具备很高的分辨率，而普通“数码显微镜”的放大倍数可以很大，但分辨率是无法提高的。

[color=blue][b]低能电子显微镜术及其应用[/b][/color](蔡群 董树忠)低能电子显微术是新发展起来的一种显微探测技术．它的特点是利用低能(1—30eV)电子的弹性背散射使表面实空间实时成像，具有高的横向(15nm)和纵向(原子级)分辨率，且易与低能电子衍射及其他电子显微术相结合．近年来它已有效地应用于金属和半导体表面的形貌观测、表面相变、吸附、反应和生长过程的研究。1 引言在众多的表面探测技术中，实空间成像电子显微术是一种应用十分广泛的分析手段，最近十几年来发展尤为迅速，这其中包括扫描隧道显微术(STM)、透射电子显微术(TEM)、扫描电子显微术(SEM)、扫描俄歇电子显微术(SAM)以及反射电子显微术(REM)等，此外还有最新发展起来的低能电子显微术(Low energy electron microscopy，LEEM)。 迄今为止，显微术被用来观测表面形貌、功函数、晶体结构和取向，甚至化学成分分布等，与传统的电子显微镜相似，LEEM利用电子透镜成像，但它具有突出的优点：一是表面由低能量的弹性背散射电子成像．其典型能量为l—30eV；二是将晶体最表面结构进行实空间实时(非扫描)成像，并能进行表面动态过程观测，例如表面相交过程、生长过程等，其成像范围一般为10μm左右；三是样品制备无需进行减薄等特殊处理．而且LEEM具有较高的分辩能力，其横向分辨率已达15nm，纵向分辨率达到原子级．I—EEM系统很易与低能电子衍射(LEED)及其他电子显微术相结合[1]，在很宽的温度范围内进行样品制备和各种原位观测，并可进行样品表面局域成像，将表面结构形貌与局域LEED图样联系起来．