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什么是透射电子显微镜?

2022-11-10 14:25| 发布者: 光执事| 查看: 248| 评论: 0

摘要: 透射电子显微镜(TEM)是几十年来材料科学家的定制工具,几乎用于每个技术领域。TEM 在行业、取证和高级研究方面都有应用。 TEM是工业界和学术界科学家青睐的主要高空间分辨率显微镜技术。它用于研究量子 ...

        透射电子显微镜(TEM)是几十年来材料科学家的定制工具,几乎用于每个技术领域。TEM 在行业、取证和高级研究方面都有应用。


        TEM是工业界和学术界科学家青睐的主要高空间分辨率显微镜技术。它用于研究量子点、蜂窝 3D 断层扫描图像和全息术。TEM设备使我们目前对光子学,纳米技术和生物物理学的理解成为可能。



什么是透射电子显微镜(TEM)?

       透射电子显微镜(TEM)使用电子束来“照亮”样品,而不是传统光学显微镜中使用的光子。电子的波长比光短得多,使TEM设备能够将图像放大到更高的分辨率。


       在TEM中,电子通过超薄样品(通常厚度低于100nm)到达样品另一侧的传感器。传感器记录通过与样品材料的相互作用而散射的电子,在成像设备中聚焦和放大该图像。


       散射是由标本的组成元素和纳米结构产生的静电势引起的。


       TEM的基本工作原理与光学显微镜相同,光学显微镜通过光弯曲透镜聚焦图像。


       光学显微镜受到相对较长的光的限制,而电子的波长要短得多。这意味着TEM比光学显微镜更强大。


       TEM器件用于研究材料的纳米级特征,例如其晶体结构,结构中的位错和晶界。例如,在半导体材料研究中,TEM用于研究层生长,组成和缺陷。


透射电子显微镜的用途是什么?

       透射电子显微镜的应用非常广泛,该技术在科学和工业中都有应用。


       TEM 设备提供有关样品形貌、形态、原子组成和晶体结构的信息。这些信息使研究人员能够在分子水平上研究材料,分析材料中的纳米级结构。


       物理,化学和生物科学家都定期使用TEM在最小尺度上研究世界。TEM设备应用于癌症研究,病毒学和材料科学,纳米技术和半导体研究,环境科学,甚至古生物学和古生物学。


透射电镜在工业中的应用

       TEM在半导体和纳米技术等先进制造业的产品开发和制造过程中都有应用。在电子工业中,TEM器件用于支持半导体开发的高分辨率成像。TEM可以提供有关正在开发的新型半导体材料和质量控制应用的大量信息,其中TEM器件用于查找半导体缺陷并预测其功能能力。


       在电子制造中,TEM可用于监督计算机处理芯片的生产。工业故障分析,如法医学,通过引入TEM和其他形式的电子显微镜而发生了革命性的变化。能够仔细研究材料和组件,发现材料中小于发际线的裂纹和缺陷,以更好地了解产品故障的原因,从而能够更准确地评估工业故障。


透射电镜在法医学中的应用

       法医学是TEM的另一个丰富应用领域。在法医中,密切材料分析可以为执法和司法程序提供证据。例如,TEM可用于分析枪击残留物,在服装纤维或留在犯罪现场的物品中发现的血液,以及其他可用于查找DNA和查明现场人员身份的生物物质。


透射电技术在科学研究中的应用

       TEM在科学研究中仍然发挥着重要作用。例如,在生命科学中,TEM设备用于研究疾病的性质和机制,以更好地了解如何对抗它们。TEM的超高分辨率图像使整个纳米技术领域成为可能。


透射电镜的优缺点

       TEM具有许多优势,使这些应用成为可能。它提供了比任何其他放大技术最强的放大倍率。正因为如此,TEM设备可以深入了解材料的元素和化合物结构。来自TEM调查的图像质量很高,并且包含大量细节。该细节包括有关材料的 纳米表面 特征、形状、尺寸和分子结构的信息。然而,该技术存在一些缺点,TEM并不是最适合每种应用的显微镜技术。


       TEM 设备体积大、笨重且非常昂贵。安装它们通常需要定制的地面工程和通常气候控制的环境,以便设备正常工作。样品制备比较费力,需要科学家获得目标材料的超薄样品。样品制备还可能导致样品中出现伪影,从而导致错误的调查结果。


       然而,如果能够克服这些缺点,TEM设备将产生任何当前显微镜技术所能获得的最高分辨率的图像。


参考文献和延伸阅读

蒙哥马利等人  2021) 超快透射电子显微镜:技术和应用[在线]剑桥大学出版社。 可在以下网址获得:https://www.cambridge.org/core/journals/microscopy-today/文章/超快传输电子显微镜技术和应用/FABAA6419FFDE4DC4A670A9EF8DBC4B52022 年 10 月 20 日访问)。

史密斯,Y.(2019) 电子显微镜的应用[在线]新闻医疗.可在: https://www.news-medical.net/life-sciences/Applications-of-Electron-Microscopy.aspx 2022年10月20日访问)。

透射电子显微镜[在线]显微镜大师。可在: https://www.microscopemaster.com/transmission-electron-microscope.html 2022年10月20日访问)。

透射电子显微镜(TEM)。[在线]华威大学。可在: https://warwick.ac.uk/fac/sci/physics/current/postgraduate/regs/mpagswarwick/ex5/techniques/structural/tem/ 2022年10月20日访问)。

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