現(xiàn)代顯微技術(shù)帶你走進納米世界！

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大家可能已經(jīng)看過一些納米顆粒甚至原子的科學(xué)圖片，但這些東西那么小，是怎么拍出來的呢？

這些圖都是利用現(xiàn)代顯微技術(shù)拍出來的，接下來就給大家介紹兩種常見的電子顯微技術(shù)。

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電子信號

?? 我們知道人眼能夠看到物體，是因為光的反射。也就是說人眼收到了物體反射來的光信號。類而推之，電子顯微鏡是通過電子信號來成像的。只是電子信號不一定是反射信號，信號探測方也不是人眼。

先來看一下電子束射到物體表面會發(fā)生什么。下面這張圖只備注了即將講到的內(nèi)容。

很顯然，電子束打到樣品表面所產(chǎn)生的信號跟光不一樣。其中二次電子不等于電子束被反射后的電子，絕大多數(shù)是被電子束轟擊出來的樣品表面原子的核外電子。劃重點，樣品中的電子。

而，透射電子主要來自電子槍發(fā)射的電子束。但是此電子束已非開始的電子束了。電子束透過時，與樣品中的原子碰撞改變方向，產(chǎn)生立體角散射，從而攜帶了樣品信息。劃重點，碰撞后的電子束。

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掃描電子顯微鏡

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掃描電子顯微鏡探測的信號主要是二次電子和背散射電子，主要反映樣品表面的信息。某型號掃描電子顯微鏡實物照片如下(不同型號大同小異)

掃描電子顯微鏡的成像原理如下：

電子槍發(fā)射電子束

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電子束經(jīng)過三次聚焦之后打到樣品表面，產(chǎn)生了一系列電子信號，

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通過二次電子探測器和背散射電子探測器來探測電子信號，

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經(jīng)過物鏡和計算機處理輸出圖像。

掃描電子顯微鏡的掃圖模式可以簡單歸納為“光柵掃描，逐點成像”。如下面的示意圖所示，先掃描出AB線，再掃描CD線，以此類推。無數(shù)個平行線就組成了平面上的圖像信息。

掃描電子顯微鏡跟其他電鏡比，有一個優(yōu)勢，就是景深大。玩過單反的應(yīng)該都知道景深的概念。我們看下面兩張圖的對比。

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最后，請大家欣賞一個掃描電子顯微鏡操作中逐漸放大的過程動圖。某個很惡心的蟲子的某器官上的某個細(xì)菌。

由于二次電子主要來自于樣品表面5-10納米，所以掃描電子顯微鏡是用于檢測樣品表面微觀形貌和表層結(jié)構(gòu)的極好方法。日本的SU9000場發(fā)射掃描電子顯微鏡的分辨率已高達0.4納米。

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透射電子顯微鏡

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顧名思義，透射電子顯微鏡，探測的主要信號是透射電子。所以樣品要求很薄（100-200納米之間）。依舊是某型號透射電子顯微鏡實物照片(依舊是不同型號大同小異)

透射電子顯微鏡的原理如下：

電子槍發(fā)射電子束

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電子束經(jīng)過l兩次聚焦之后打到樣品表面，并穿透樣品，

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探測透射電子的信號，

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經(jīng)過物鏡和熒光屏顯示圖像。

前面講到，透過樣品的電子會產(chǎn)生立體散射，其散射角的大小與樣品的密度、厚度相關(guān)，形成明暗不同的影像。影像放大聚焦后在成像器件（如熒光屏、膠片、以及感光耦合組件）上顯示出來。

透射電子顯微鏡的理論分辨率比掃描電子顯微鏡更高，理論上，當(dāng)加速電壓達到200千伏，分辨率能達到0.00125納米。但加速電壓越大，電子束的能量越大，易破壞本來就很薄的樣品。已有透射電子顯微鏡的分辨率可達到原子級別。

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聽起來原理好像很簡單??！可用起來卻沒那么簡單哦。原因有兩個一、透射電子顯微鏡要求的真空度比電子顯微鏡更高，一不小心送個樣品就漏氣了。二、樣品需要100-200納米那么薄，制備很困難??！

來源：opiumpoppy