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低壓小型透射電鏡
來源:互聯網

低壓小型透射電鏡(Low-電壓electron?microscope,?LVEM)采用的電子束加速電壓(5kV)遠低于大型透射電鏡。較低的加速電壓會增強電子束與樣品的作用強度,從而使圖像襯度、對比度提升,尤其適合高分子、生物等樣品;同時,低壓透射電鏡對樣品的損壞較小,分辨率較大型電鏡低,1-2nm。由于采用低電壓,可以在一臺設備上整合透射電鏡、掃描電鏡與掃描透射電鏡。

優勢

體積小環境要求低,可安裝在任意實驗室

傳統大型透射電子顯微鏡體積龐大,對放置環境有著嚴格的要求,對震動非常敏感,需要安裝在良好的減震地基上,因此只能安放在一樓或地下室。并且,并且由于大型透射電鏡的能耗大,需要諸多的周邊設備(如水冷機等)來維持其運行,通常會占據整間實驗室。

低壓小型透射電鏡(LVEM)區別于傳統電鏡,對放置環境無嚴格要求,尺寸較傳統電鏡縮小了90%,功耗較低,無需任何外置冷卻設備,可以安裝用戶所需的任意實驗室或辦公室桌面。

高對比度,對輕元素樣品尤其適用

傳統TEM多采用80-300kV電子束加速電壓,高能電子束不能區分輕材料中相近的密度和原子序數,對于輕元素樣品(C、N、O樣品,生物樣品)難以獲得好的對比度,影響圖像質量。

低壓小型透射電鏡采用5kV低電壓設計,低電壓電子束對密度和原子序數有很高的靈敏度,對于小到0.005?g/cm3的密度差別仍能得到很好的圖像對比度。例如,對20nm碳膜樣品,5KV電壓下比100KV電壓下對比度提高10倍以上。

觀測生物樣品無需染色

傳統電鏡在觀測生物樣品時,通常會進行重金屬染色,以提供圖片的對比度。樣品經重金屬染色劑染色后,提高了反差,但是也帶來了一些問題:

1)事實上所有重金屬染色劑對我們人體是有害的,操作必須非常小心并需嚴格控制;

2)重金屬染色劑與樣品互相作用,并歪曲樣品本身真實結構;

3)重金屬染色劑由于其強堿性,可能完全破壞樣品。

小型透射電鏡因為其電子束加速電壓低,,增加了電子束與樣品的相互作用,從而提高了圖像對比度,無需重金屬染色即可觀察生物樣品,避免染色造成的假象,觀察樣品真實結構。

減小電子束對樣品的損傷

對于很多對電子束敏感的樣品,例如碳納米管、有機材料、生物樣品等,在傳統電鏡下容易變形,甚至分解。因而無法進行長時間的細致觀察,或無法觀察。小型透射電鏡的低電子束加速電壓,使得電子束對樣品的損害減小,可以延長觀測時間,甚至看到大型電鏡無法觀測的樣品。

操作簡單,維護成本低

相較大型透射電鏡的操作復雜,小型透射電鏡操作簡便許多,無需非常專業的操作人員。即使是從未操作過電鏡的人員,只需要簡單的培訓也可以很容易的上手。其適用單位不限于科研院所,企業、醫院等非專業單位也可以配備。

在使用中無需冷卻水,無需專業實驗室,維持成本極低。

劣勢

無法達到高分辨

透視電鏡要達到埃量級的高分辨率(晶格、原子級分辨),需要較高的電子束加速電壓,并且對環境有嚴格要求。低壓小型透射電鏡(LVEM)由于采用5kV低加速電壓,不可能達到原子級分辨率,其分辨率只能到1-2nm。

應用

材料學

碳納米管

石墨烯

納米顆粒

量子點

高分子材料

膜材料

生物學

藥物開發和運輸

病理學

病毒學

細胞生物學

神經學

生物材料

醫用電子顯微學

參考資料 >

低壓透射電鏡觀測纖維素納米晶.NCBI.2013-03-10

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