一、掃描電鏡功能
與光學顯微鏡和透射電子顯微鏡相比,掃描電鏡具有以下特征:
(1)可以直接觀察樣品表面的結構,樣品的尺寸可以大至120mm×80mm×50mm。
(2)樣品制備過程簡單,不需要切片。
(3)樣品可以在樣品室的三維空間中平移和旋轉,因此可以從各個角度觀察樣品。
(4)景深大,圖像充滿三維性。掃描電鏡的景深是光學顯微鏡的幾百倍,并且是透射電子顯微鏡的幾倍。
(5)圖像具有寬范圍的放大率和高分辨率。它可以放大十倍到幾十萬倍,它基本上包括從放大鏡,光學顯微鏡到透射電子顯微鏡的放大倍率范圍。分辨率在光學顯微鏡和TEM之間,可達3 nm。
(6)電子束對樣品的損壞和污染很小。
(7)在觀察形態的同時,來自樣品的其他信號也可用于微區組成分析。
二、掃描電鏡結構和工作原理
(一)結構
1.鏡筒
鏡筒包括電子槍,聚光鏡,物鏡和掃描系統。其功能是產生非常精細的電子束(直徑約為幾納米)并掃描樣品表面上的電子束,同時激發各種信號。
2.電子信號采集和處理系統
在樣品室中,掃描電子束與樣品相互作用以產生各種信號,包括二次電子,背向散射電子,X射線,吸收電子,俄歇電子等。在上述信號中,最重要的是二次電子,它是由入射電子激發的樣品原子中的外層電子,它是在樣品表面下幾nm到幾十nm的區域內產生的 ,生產率主要取決于樣品的形態和組成。所謂的掃描電圖像是指二次電子圖像,其是用于研究樣品的表面形貌的用的電子信號。
用于檢測二次電子的檢測器的探針是閃爍體。當電子撞擊閃爍體時,1在其中產生光,并且光通過光導傳輸到光電倍增管,并且光信號也就是說,它被轉換成電流信號,然后進行預放大和視頻放大,將電流信號轉換成電壓信號,最后送到顯像管的柵極。
3.電子信號顯示和記錄系統
掃描電鏡的圖像顯示在陰極射線管(顯像管)上并由照相機拍攝。有兩個管,一個用于觀察,較低的分辨率,一個長的余輝管,另一個用于照片記錄,具有更高的分辨率和短的余輝管。
4.真空系統和動力系統
掃描電鏡的真空系統包括機械泵和油擴散泵。真空管的功能是實現10(4至10(5 Torr)的真空。電源系統提供每個組件所需的特定功率。
(二)工作原理
從電子槍的陰極,直徑20(m~30(電子束的m,通過陽極和陰極之間的加速電壓,到鏡筒,通過聚光器和物鏡的會聚,減少)直徑約為幾毫米的電子探針在物鏡上部的掃描線圈的作用下,電子探針以光柵形狀掃描樣品表面并激發各種電子信號。這些電子信號被檢測到通過相應的探測器,放大,轉換,轉換成電壓信號,最后送到顯像管的柵極,調制顯像管的亮度,顯像管中的電子束也經過光柵掃描屏幕。
這種掃描動作與電子束在樣品表面上的掃描運動嚴格同步,從而獲得襯里。掃描電子圖像對應于信號強度,反映了樣品表面的地形特征。2節掃描電鏡生物樣品制備技術大多數生物樣品含有水分并且相對較軟,因此,在掃描電鏡之前,應對樣品進行相應處理。 SEM樣品制備的主要要求是:保存樣品表面結構良好,不變形和污染,樣品干燥,具有良好的導電性。
三、樣品的初步處理
(1)繪圖材料
材料的基本要求與TEM樣品制備的基本要求相同。請參閱第14章超薄切片技術中的要求。然而,對于掃描電鏡,樣品可以略大,面積為8mm×8mm,厚度為5mm。對于易于卷曲的樣品,如血管,胃腸粘膜等,可以固定在濾紙或卡片紙上,以充分暴露待觀察的組編織表面。
(2)清洗樣品
通過掃描電鏡觀察的區域通常是樣品的表面,即組織的自由表面。由于樣本取自活組織,樣本表面通常附著血液,組織液或粘液,這將覆蓋樣本的表面結構并影響觀察。因此,應在固定樣品前清潔這些沉積物。有幾種清潔方法:
1.用等滲鹽水或緩沖液清洗;
2.用5%蘇打水清洗;
3.通過超聲波振動或酶消化處理。