Prinzipien, Aufbau und Nachteile des Elektronenmikroskops

<p>Elektronenmikroskopie basiert auf dem Prinzip der Elektronenoptik, die Lichtstrahlen und optische Linsen durch Elektronenstrahlen und Elektronenlinsen ersetzt, um die Feinstruktur der Materie in der Ein Instrument zur Abbildung bei sehr hoher Vergrößerung.<br><br> In den letzten Jahren haben sich Forschung und Herstellung von Elektronenmikroskopen erheblich weiterentwickelt: Einerseits hat sich die Auflösung von Elektronenmikroskopen erhöht, und der Punkt des Transmissionselektronenmikroskops. <br><<br>Die Auflösung hat 0.2-0.3nm erreicht, die Gitterauflösung hat etwa 0.1nm erreicht, und durch das Elektronenmikroskop konnte man auf der anderen Seite, zusätzlich zum Transmissionselektronenmikroskop, eine Vielzahl von Elektronenmikroskopen entwickeln, wie z.B. Rasterelektronenmikroskop, analytisches Elektronenmikroskop, etc. <br><<br>Obwohl das Auflösungsvermögen des Elektronenmikroskops dem des Lichtmikroskops weit überlegen war, muss das Elektronenmikroskop im Vakuum arbeiten, weshalb es schwierig zu bedienen ist. Obwohl das Auflösungsvermögen des Elektronenmikroskops dem des Lichtmikroskops weit überlegen ist, muss das Elektronenmikroskop im Vakuum arbeiten, so dass es schwierig ist, lebende Organismen zu beobachten, und auch die Bestrahlung mit einem Elektronenstrahl kann biologische Proben durch Bestrahlung beschädigen.</p> <p>Sprechen wir im Folgenden über das Elektronenmikroskop, einschließlich: Prinzipien des Elektronenmikroskops, Aufbau, Nachteile und Anwendungen. Der Unterschied zwischen dem Elektronenmikroskop und dem Lichtmikroskop und seine Anwendung in der Landwirtschaft.<br><br><br><stark>Prinzip des Elektronenmikroskops<br></stark><br>Das Elektronenmikroskop ist heute ein wichtiges Mittel zur Untersuchung der Mikrostruktur des Körpers geworden. Die gebräuchlichsten sind das Transmissionselektronenmikroskop und das Rasterelektronenmikroskop. Im Folgenden sind die Arbeitsprinzipien der beiden Arten von Elektronenmikroskopen aufgeführt. <br><br><br><stark>I. Transmissionselektronenmikroskop.<br><</stark><br>Das Transmissionselektronenmikroskop, d.h. das Transmissionselektronenmikroskop wird üblicherweise als Elektronenmikroskop oder Elektronenmikroskop (EM) bezeichnet, ist die am weitesten verbreitete Klasse von Elektronenmikroskopen.<br><br><br>1、Working Prinzip: Unter Vakuumbedingungen wird der Elektronenstrahl durch hohen Druck beschleunigt, um Streu- und Transmissionselektronen zu bilden, wenn er die Probe durchdringt. Bildgebung auf einem Fluoreszenzschirm unter der Wirkung einer elektromagnetischen Linse. Wenn ein Elektronenstrahl auf die Probe projiziert wird, kann es zu einer Elektronenemission mit der Dichte der Gewebebestandteile kommen, wie bei der Projektion des Elektronenstrahls auf eine Masse. Wenn die Struktur gross ist, werden die Elektronen stärker gestreut, so dass die auf den Fluoreszenzschirm projizierten Elektronen nur wenige und dunkel sind, während die elektronischen Fotos schwarz sind.<br><br>2、Main Vorteile: hohe Auflösung, kann zur Beobachtung der inneren Ultrastruktur von Geweben und Zellen sowie des Gesamtbildes von Mikroorganismen und Biomolekülen verwendet werden. <br><br><<stark>II. Rasterelektronenmikroskop</stark><br>>Rasterelektronenmikroskop, d.h. Rasterelektronenmikroskop, wird hauptsächlich verwendet, um die Oberflächenmorphologie der Probe, die Struktur der Schnittfläche, die Struktur der inneren Oberfläche des Röhrenlumens zu beobachten.<br><br>1、Working Prinzip: Rasterelektronenmikroskop ist die Verwendung von Sekundärelektronensignalabbildung, um die Oberflächenmorphologie der Probe zu beobachten. Scan mit einem sehr feinen Elektronenstrahl auf der Oberfläche der Probe, die Anregung der Probenoberfläche zur Freisetzung von Sekundärelektronen, die Sekundärelektronen, die von einem speziellen Detektor erzeugt werden. Gesammelt, um ein elektrisches Signal zu bilden, das an eine Kathodenstrahlröhre geliefert wird, um Objekte auf einem Fluoreszenzschirm anzuzeigen. Die dreidimensionale Konformation der Oberfläche des Objekts (Zellen, Gewebe) kann fotografiert werden.<br><br>2、Main Vorteile: lange Tiefenschärfe, starke dreidimensionale Wahrnehmung des erhaltenen Bildes, kann zur Beobachtung verschiedener morphologischer Merkmale biologischer Proben verwendet werden. <br><br><<stark>Aufbau des Elektronenmikroskops<br></stark><br>Das Elektronenmikroskop besteht aus einem elektronenoptischen System, einem Vakuumsystem und einem Stromversorgungssystem, die nachfolgend beschrieben werden.<br><br><<stark>I. Elektro-optische Systeme</stark><br>1、Electro-optische Systeme haben hauptsächlich Komponenten wie Elektronenkanone, Elektronenlinse, Probenhalter, Fluoreszenzschirm und Kameramechanismus, diese Komponenten werden normalerweise von oben nach unten zu einer Säule zusammengebaut.<br>Die Elektronenkanone ist eine Komponente, die aus einer Wolfram-Heißkathode, einem Gate und einer Kathode besteht. Sie kann einen Elektronenstrahl mit gleichförmiger Geschwindigkeit starten und formen, so dass die Stabilität der Beschleunigungsspannung nicht weniger als ein Zehntausendstel betragen muss. <br><br>2<span>、</span>Die Elektronenlinse ist die wichtigste Komponente der Elektronenmikroskopröhre, die ein elektrisches oder magnetisches Raumfeld symmetrisch zur Tubusachse des Linsentubus verwendet, so dass die Elektronenlinse die wichtigste Komponente des Elektronenmikroskops ist. Die Elektronenbahn wird zur Achse hin gebogen, um einen Brennpunkt zu bilden, was der Wirkung einer konvexen Glaslinse zur Fokussierung eines Lichtstrahls ähnelt, weshalb sie als Elektronenlinse bezeichnet wird. Die meisten modernen Elektronenmikroskope verwenden elektromagnetische Linsen, bei denen ein starkes Magnetfeld, das durch einen sehr stabilen Gleichstrom-Anregungsstrom durch eine Spule mit einem Polschuh erzeugt wird, den Elektronenstrahl fokussiert. Elektronischer Fokus.<br><br><<stark>II. Vakuumsystem</stark><br> Um sicherzustellen, dass das Echte nur mit der Probe im gesamten Kanal interagiert und nicht mit Luftmolekülen kollidiert, so dass das gesamte Elektron Der Kanal von der Elektronenkanone zum Kamerabasisgehäuse muss in einem Vakuumsystem platziert werden, typischerweise 10-4 bis 10-7 mm Hg. <br><br><<stark>III. Stromversorgungssysteme </stark><br>Das Transmissionselektronenmikroskop benötigt eine zweiteilige Stromversorgung: ein Hochspannungsteil, das die Elektronenkanone speist, und ein Niederspannungs-Stromreglerteil, das die elektromagnetische Linse speist. Die Stabilität der Stromversorgung ist ein äußerst wichtiger Indikator für die Leistung des Elektronenmikroskops. Daher besteht die Hauptanforderung an das Stromversorgungssystem darin, eine hohe und stabile Beschleunigungsspannung und den Erregerstrom der Linse zu erzeugen. Zusätzlich zu der oben erwähnten Stromversorgung verfügen moderne Geräte immer noch über eine automatische Betriebsprogrammsteuerung und ein Computersystem für die Datenverarbeitung.<br><br><stark>Nachteile des Elektronenmikroskops<br></stark><br>1、In das Elektronenmikroskop die Probe muss im Vakuum beobachtet werden, so dass es nicht möglich ist, die lebende Probe zu beobachten, mit dem Fortschritt der Technik wird die Umgebung des Rasterelektronenmikroskops nach und nach die direkte Beobachtung lebender Proben ermöglichen.<br><br>2. Die Bearbeitung der Probe kann eine Struktur erzeugen, die die Probe nicht gehabt hätte, was die spätere Bildanalyse erschwert.</p> <p>3. Aufgrund des starken Elektronenstreuvermögens kann es leicht zu sekundärer Beugung kommen, usw..</p> <p>4. Manchmal ist das Bild nicht eindeutig, da es sich um ein zweidimensionales projiziertes Bild eines dreidimensionalen Objekts handelt.<br><br>5、As das Transmissionselektronenmikroskop kann nur eine sehr dünne Probe beobachten, es ist möglich, dass die Struktur der Oberfläche der Substanz sich von der Struktur des Inneren der Substanz unterscheidet. (a).<br><br>6. ultradünne Proben (unter 100 nm), komplexe, schwierige und schädliche Probenpräparation.<br><br>7. Der Elektronenstrahl kann die Probe durch Kollision und Erwärmung zerstören.<br><br>8、In Hinzu kommt, dass die Anschaffung und Wartung von Elektronenmikroskopen teurer ist.<br><br><stark>Anwendungsfelder des Elektronenmikroskops<br></stark><br>I. Industrieller Bereich.<br>br>1. Industrielle Inspektion, wie z.B. Leiterplatten, Präzisionsmaschinen usw..<br>2. Druckinspektion, SMT-Schweißinspektion.<br>3. Textilinspektion.<br>4. IC-Oberflächeninspektion.<br>II. Schönheit.<br>1. Hautinspektion.<br>2. Wurzelinspektion.<br>3. Infrarot-Physiotherapie (spezifische Produkte).<br>III. Biologische Anwendungen.<br>1. Mikrobiologische Beobachtungen.<br>2. Beobachtung von Tierschnitten.<br>3. Beobachtung von Pflanzenkrankheiten und Insekten.<br>IV. Sonstiges.<br>1. Ein visueller Verstärker zur Unterstützung von Personen mit intellektuellen Behinderungen beim Lesen.<br>2. Identifizierung von Edelsteinen.<br>3. Identifizierung von Antiquitäten, Gemälden, Jade-Artefakten, etc..<br>4. einige andere Bereiche der Videobildanalyse.<br><br><br><br><stark>Differenz zwischen einem Elektronenmikroskop und einem Lichtmikroskop.<br></stark><br>1. Unterschiedliche Beleuchtungsquellen.<br>Die in einem Elektronenmikroskop verwendete Beleuchtungsquelle ist der von einer Elektronenkanone emittierte Elektronenstrom, während die Beleuchtungsquelle in einem Lichtmikroskop aufgrund des Elektronenstroms sichtbares Licht (Tageslicht oder Licht) ist. Die Wellenlänge der Lichtwellen ist viel kürzer als die Wellenlänge der Lichtwellen, daher ist die Vergrößerung und Auflösung des Elektronenmikroskops deutlich höher als die des Lichtmikroskops.</p> <p><<br>2, die Linse ist anders. <br>Das Objektiv in einem Elektronenmikroskop, das als Vergrößerungslinse dient, ist eine elektromagnetische Linse (eine toroidale elektromagnetische Spule, die im zentralen Teil ein Magnetfeld erzeugt), während das Objektiv in einem optischen Spiegel eine optische Linse aus geschliffenem Glas ist. Im Elektronenmikroskop gibt es drei Gruppen von elektromagnetischen Linsen, die funktionell äquivalent zu der Konzentratorlinse, der Objektivlinse und dem Okular im Lichtmikroskop sind.</p> <p><br>3, das Abbildungsprinzip ist anders.<br>In einem Elektronenmikroskop wird der auf die Probe aufgebrachte Elektronenstrahl durch eine elektromagnetische Linse verstärkt und auf einem Fluoreszenzschirm oder auf einem photographischen Film abgebildet. . Der Mechanismus des Unterschieds in der Elektronenintensität besteht darin, dass beim Auftreffen des Elektronenstrahls auf die Probe das einfallende Elektron mit dem Atom der Substanz kollidiert, um den Elektronenstrahl zu erzeugen. Streuung, aufgrund der verschiedenen Teile der Probe haben unterschiedliche Grade der Streuung an den Elektronen, so dass das Elektronenbild der Probe in Schattierungen dargestellt wird. Und das Objektbild der Probe im Lichtmikroskop auf den Helligkeitsunterschied, ist es durch die verschiedenen Strukturen der Probe durch die Höhe der Lichtabsorption von verschiedenen.</p> <p><br>4、Resolution.<br>4、Resolution.<br>Bedingt durch die Interferenz und Beugung von Licht, ist die Auflösung des Lichtmikroskops auf 02-05um begrenzt. Da das Elektronenmikroskop den Elektronenstrahl als Lichtquelle verwendet, kann seine Auflösung zwischen 1-3nm erreichen, so dass das Gewebe des Lichtmikroskops leicht aufgelöst werden kann. Beobachtungen sind Analysen im Mikrometerbereich, und elektronenmikroskopische Gewebebeobachtungen sind Analysen im Nanobereich.</p> <p>5. Schärfentiefe.<br>Die Schärfentiefe eines gewöhnlichen Lichtmikroskops liegt zwischen 2-3um, so dass die Oberflächenglätte der Probe sehr hoch ist, weshalb die Präparation der Probe sehr wichtig ist. Das Verfahren ist relativ komplex. Ein Rasterelektronenmikroskop kann bis zu einigen Millimetern hoch sein, so dass es keine Anforderung an eine glatte Oberflächengeometrie gibt und der Probenpräparationsprozess relativ komplex ist. Es ist relativ einfach, und für einige Probengeometrien ist keine Probenpräparation erforderlich. Körpermikroskope haben auch eine größere Tiefenschärfe, aber ihre Auflösung ist sehr gering. Vergrößerung: 1000X für das Lichtmikroskop, 1000X für das Elektronenmikroskop.</p> <p><br>6、The verwendete Probenpräparationsmethoden sind unterschiedlich.<br>Elektronenmikroskop Die Verfahren zur Präparation von Gewebezellproben für die Beobachtung sind komplex, technisch schwierig und kostspielig, mit einem hohen Schwierigkeitsgrad bei der Gewinnung, Fixierung, Dehydrierung und spezielle Reagenzien und Operationen sind für die Einbettung erforderlich, und schließlich sollte der eingebettete Gewebeblock in ein ultradünnes Mikrotom gelegt und in 50~50 mm große Stücke geschnitten werden. 100 nm dicke ultradünne Objektträger. Proben für Lichtmikroskope werden normalerweise auf Objektträger gelegt, wie z.B. einfache Gewebeschnittproben, Zellausstrichproben, Gewebeabdruckproben und Gewebeproben. Zelltropfen-Probe. Bis zu 1.000.000X</p> <p>7. Anwendungen.<br>Das optische Mikroskop wird hauptsächlich für die Beobachtung und Messung von mikrometergroßen Geweben auf glatten Oberflächen verwendet. Das Gewebe auf der Oberfläche der Probe, aber innerhalb eines bestimmten Bereichs unterhalb der Oberfläche, kann ebenfalls beobachtet werden, und das optische Mikroskop hat ein sehr gutes Farbverständnis. Die Identifizierung ist sehr empfindlich und genau. Das Elektronenmikroskop wird hauptsächlich verwendet, um die Oberflächentopographie von Proben im Nanobereich zu beobachten, da sich das REM auf die Intensität des physikalischen Signals verlässt, um zwischen Geweben zu unterscheiden. Rasterelektronenmikroskop-(REM)-Bilder sind schwarz-weiß, daher ist das REM nicht in der Lage, Farbbilder zu erkennen. Das Rasterelektronenmikroskop (REM) ist nicht nur in der Lage, die Topographie der Probenoberfläche zu visualisieren, sondern durch die Verwendung verschiedener Zubehörteile wie EDS, WDS, EBSD usw. ist es auch möglich, das Farbbild der Probe zu identifizieren. Ausrüstung kann das Rasterelektronenmikroskop für den Einsatz weiter ausgebaut werden. Durch den Einsatz von EDS-, WDS-Hilfsgeräten kann das Rasterelektronenmikroskop die chemische Zusammensetzung von Mikrobereichen analysieren, was für die Fehleranalyse unerlässlich ist. Der Forschungsbereich ist bei weitem der wichtigste. Unter Verwendung von EBSD ermöglicht das Rasterelektronenmikroskop die Untersuchung der Gitterorientierung von Materialien.<br><br><br><br><stark>Anwendungen des Elektronenmikroskops in der Landwirtschaft<br></stark><br><<stark>Anwendung und Fortschritt des Elektronenmikroskops in der Landwirtschaft<br></stark><br>1、Scanning Anwendung des Elektronenmikroskops im landwirtschaftlichen Bereich<br>Das Rasterelektronenmikroskop (REM) hat eine große Tiefenschärfe, ein stereoskopisches Bild, eine hohe Auflösung, einen großen Bildbereich und einen Probenpräparationsprozess. Die Vorteile des Rasterelektronenmikroskops, wie z.B. seine komparative Einfachheit, haben bei Agrarforschern große Aufmerksamkeit und Beliebtheit gefunden. Das Rasterelektronenmikroskop wird hauptsächlich in der Agrarforschung eingesetzt, um die Oberflächenmorphologie verschiedener Gewebe und mikroskopischer Organe von Pflanzen und Tieren, Mikroorganismen und Insekten sowie die innere Struktur zu untersuchen und so das Verständnis für ihre Anwendung in physiologischen Funktionen zu vertiefen und die Lebensregeln von Organismen zu erforschen. Bei Insekten beispielsweise besteht der Hauptzweck darin, die Fähigkeit zur Unterscheidung und Klassifizierung ihrer mikroskopischen Organe zu verbessern und die Rolle der Organe weiter zu klären. Die äussere Morphologie von Insekten zu charakterisieren und zu vergleichen und ihre Formveränderungen sowie die Merkmale ihrer Muster und Strukturen zu studieren, um ein tieferes Verständnis ihrer Eigenschaften zu erlangen. . Bei Pflanzen die Untersuchung von Merkmalen wie Pollen, Perikarp, Oberflächenmuster der Samenschale und der inneren Samenstruktur von Nutzpflanzen, die taxonomisch von Bedeutung sind. In der Mikrobiologie spielt sie eine grössere Rolle bei der Untersuchung der Klassifizierung von Pilzen, Aktinomyzeten und Bakterien, bei der Identifizierung von Familien und bei der Bestimmung der Krankheitsursache, insbesondere bei der Untersuchung der Aktivitäten von Keimen, der Sporenkeimung, der Invasion von Wirten usw. Befriedigende Ergebnisse können erzielt werden. Mit dem Rasterelektronenmikroskop. <br><br><br><stark>2、Transmission Elektronenmikroskopische Anwendungen in der Landwirtschaft<br></stark><br> Ein Transmissionselektronenmikroskop (TEM) besteht aus einem elektronenoptischen System, einem Vakuumsystem, einem Stromversorgungssystem und einem Hilfssystem. Das Prinzip der Abbildung mit dem Transmissionselektronenmikroskop basiert auf der Verwendung von Elektronenstrahlen ohne Information, die mit der Probe wechselwirken, während sie durch sie hindurchgehen. Die andere Seite der Probe erscheint bereits wieder mit Informationen über die Probe, die dann so vergrößert werden, dass das mikroskopische Innere sichtbar wird. Informationen zur Interpretation. Wenn ein Elektronenstrahl mit einem Probenmaterial in Wechselwirkung tritt, kann er eine Vielzahl von Informationen mit der Probe erzeugen, wie z.B. transmittierte Elektronen, gestreute Elektronen, Sekundärelektronen usw. Der Bildkontrast des Transmissionselektronenmikroskops wird durch die Streuabsorptionsdifferenz, die Beugungsdifferenz und die Aberration bestimmt, die beim Durchgang des einfallenden Elektrons durch die Probe auftreten. Bei der Beobachtung landwirtschaftlicher biologischer Proben ist mit zunehmender Auflösung des Elektronenmikroskops die Schärfe der elektronenmikroskopischen Abbildung unvollkommen. Sie hängt von der Auflösung des Elektronenmikroskops und zu einem großen Teil von den für die Probenpräparation verwendeten Techniken ab. Die in der Landwirtschaft häufig verwendeten Techniken zur Präparation biologischer Proben für das Transmissionselektronenmikroskop sind: Ultradünnschliff, Immunelektronenmikroskop, Negativfärbung, biologisches Makromolekularelektronenmikroskop usw. Pflanzenviren als eine wichtige Gruppe von Krankheitserregern, die Angiospermen, Nacktschnecken und Farne angreifen und weltweit Ernteausfälle verursachen. Krankheiten von Obstbäumen, Blumen, Weide- und Medizinalpflanzen führen zu Ertrags- und Qualitätseinbussen, die die menschliche Produktion und das Leben ernsthaft beeinträchtigen. Die Anwendung der Elektronenmikroskop-Technologie ist nützlich bei der Bestimmung der morphologischen Struktur, der Genstruktur und -funktion, des Virusreplikationsprozesses, des Virus und des Wirts sowie der Funktion des Virus. Das vertiefte Verständnis der Zusammenhänge zwischen zellulärer Ultrastruktur und die Beobachtung zellulärer ultrastruktureller Läsionen hat eine unersetzliche Rolle in anderen Methoden, die eine Schritt-für-Schritt-Basis für die Entwicklung von Reveal die Art des Virus, und schließlich das Problem von Viren und Krankheiten zu lösen, um die Grundlage zu legen.<br><br>Das oben genannte ist eine kleine Einführung in die Elektronenmikroskop-Prinzip, Struktur, Nachteile, Anwendungen, und der Unterschied zwischen optischen Mikroskop, in der Landwirtschaft Auf die Anwendung. Mit der kontinuierlichen Entwicklung der modernen Wissenschaft und Technik. Außerdem wird auch die Anwendungstechnik des Elektronenmikroskops immer umfangreicher, da die Beobachtung der mikroskopischen Welt als "das Auge der Wissenschaft" bezeichnet wird - das Elektronenmikroskop hat die Eigenschaften der hohen Auflösung und Intuitivität, die durch kein anderes wissenschaftliches Instrument ersetzt werden können. Das Elektronenmikroskop hat in der Entwicklung der Disziplinen Medizin, Biologie, Physik, Chemie, Metallurgie und Werkstoffkunde eine herausragende Rolle gespielt und ist zu einem unverzichtbaren und routinemäßigen Instrument in der Forschungsarbeit vieler Disziplinen geworden.</p> <p> </p> </p> <p> </p>


 




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