《结构分析SE》PPT课件

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1、2.2扫描电子显微镜2.2.1各种电子显微镜概述和分类2.2.2扫描电子显微镜的基本原理1)电镜与光镜的对比2)扫描电镜的结构与成像原理3)优点和局限性2.2.3SEM在生物领域的应用实例2.2.4SEM在配合物研究中的应用2.2.5SEM在泌尿系结石中的应用2.2.6怎样拍摄较好的SEM照片根据电子束和样品之间作用方式的不同，可将电镜分为4大类:1)电镜的分类1)物体透射电子：透射电子显微镜(TEM),观察和分析样品的内部结构2)物体发射电子：扫描电子显微镜(SEM),观察和分析样品的表面立体形貌;ST

2、EM:Scanningtansmissionelectronmicroscope同时看表面和内部3)物体反射电子4)物体吸收电子2.2.1各种电子显微镜概述和分类原子的概念至少可以追溯到一千年前，但在漫长的岁月中，原子还只是假设而并非可观测到的客体。因为，人的眼睛不能直接观察到比10-4m更小的物体或物质的结构细节2)电子显微镜(SEM)概述光学显微镜使人类的视觉得以延伸，人们可以观察到像细菌、细胞那样小的物体，但由于光波的衍射效应，使得光学显微镜的分辨率只能达到10-7m.电子显微镜的发明开创了物质微观

3、结构研究的新纪元，SEM的分辨率为10-9m，而高分辨透射电子显微镜(HTEM)和扫描透射电子显微镜(STEM)可以达到原子级的分辨率——0.1nm(10-10m)．SEM主要用于观察固体表面的形貌，特别是适用于粗糙表面和断口的分析观察.2.2.2扫描电子显微镜(SEM)的基本原理SEM的成像过程是用聚焦电子束在试样表面按一定时间、空间顺序作光栅状扫描(试样为块状或粉末颗粒)，聚焦电子束与试样相互作用，产生二次电子发射(以及其它物理信号)，经相应的探测器收集、检测、转换、放大、调制后，最终在显示系统上形成

4、一幅反映试样形貌和成分特征的扫描图像。1)电镜与光镜的对比扫描电镜透射电镜光镜肉眼玻璃透镜(目镜)投影镜玻璃透镜(物镜)样品玻璃透镜(聚光镜)光源(卤灯或汞灯)高压电子枪样品电磁透镜束偏转器图像投到视屏上荧光屏光镜、透射电镜及扫描电镜的成像光路图解电子显微镜与光学显微镜的异同点1,000,0001,000放大倍数0.1nm200~100nm分辨力电聚焦机械聚焦聚焦方式电磁透镜光学透镜透镜真空空气介质短：0.003~0.008长：200~750波长(nm)电子束光束照射光电子显微镜光学显微镜2)扫描电镜的结

5、构与成像原理扫描电镜的基本结构电子光学系统电子枪电磁透镜扫描线圈样品室信号的收集处理及显示系统真空系统供电保护系统等扫描电镜扫描电子显微镜(SEM)电子枪电磁透镜扫描线圈样品室信号的收集处理系统真空系统供电保护系统显示系统(显象管)(1~10KV)SEMSEM原理电子枪灯丝电磁透镜探测器电磁透镜扫描线圈的束偏转器样品托样品显象管次级电子扫描电镜成像原理的简单图示扫描电镜的成像原理电子枪接受、转变成光子放大、转换成电压信号电子束电磁透镜样品表面扫描线圈次级电子信号探测器光电倍增管显象管/荧光屏样品表面上相应

6、点所发出的次级电子数荧光点的亮度抽真空的意义：防止灯丝的氧化损伤；确保电子束在运行过程中的运动轨迹不受空气分子干扰；去除空气分子对样品的污染。真空系统一般电镜超高压电镜真空系统1.310-12Pa离子泵真空涡流泵机械泵：油扩散泵：冷阱：真空管道、阀门、储气罐等1Pa1.310-5~10-6Pa;1.310-6Pa1.310-7~10-9Pa1.310-9Pa1.310-10Pa真空系统的组成部件：真空系统优点：1)只需一次扫描.(AFM多次扫描)由于发射电子的强度随着样品表面的形貌和成

7、分的不同而变化,因此,只需一次扫描就能对样品的表面形貌、成分和结构进行综合分析。2)图像富有立体感、真实感、易于识别和解释。3)图像的放大倍率在很大范围内连续可变(101~105×)；都可以得到清晰的图片。4)分辨率高，一般为2-6nm，最高可达0.5nm。3)优点和局限性5)可同时进行多种功能分析，如与X-射线能谱仪配合使用，可在观察形貌的同时进行元素的定性、定量分析。(6)扫描电镜所用样品的制备方法简便(固定、干燥和喷金)，不需经过超薄切片；(1)分辨率还不够高(1~10nm)；(2)只能显示样品的表

8、面形貌，无法显示内部详细结构。(3)表面要导电.近年来发展的环境扫描电镜可以直接观察含水样品和非导体,不需进行表面镀金,对样品表面结构不会造成破坏,为研究溶液中小晶体的生长过程提供了可能性。扫描电镜的局限性：2.2.3SEM在生物领域的应用实例人耳听毛细胞的扫描电镜照片扫描电镜照片演示人RBC的扫描电镜照片有被小泡的扫描电镜照片转化细胞扫描电镜照片演示细胞褶皱的扫描电镜照片分裂沟的扫描电镜照片扫描电镜照片演示可观察到样品的内部