小型透射電鏡

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。

基本介紹

  • 中文名:小型透射電鏡
  • 外文名:Small transmission electron microscope
優勢,體積小環境要求低,高對比度,生物樣品無需染色,減小對樣品的損傷,操作簡單,成本低,劣勢,無法達到高分辨,電子束穿透能力有限,套用,材料學,生物學,

優勢

體積小環境要求低

並且,並且由於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)區別於傳統電鏡,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

傳統TEM多採用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,對於輕元素樣品(C、N、O樣品,生物樣品)難以獲得好的對比度,影響圖像質量。
低壓小型透射電鏡採用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,對於小到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。
生物切片的傳統透射電鏡圖像與LVEM圖像生物切片的傳統透射電鏡圖像與LVEM圖像

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後,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,操作必須非常小心並需嚴格控制;
2)重金屬染色劑與樣品互相作用,並歪曲樣品本身真實結構;
3)重金屬染色劑由於其強鹼性,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。

減小對樣品的損傷

對於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緻觀察,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,成本低

相較大型透射電鏡的操作複雜,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。其適用單位不限於科研院所,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解析度(晶格、原子級分辨),需要較高的電子束加速電壓,並且對環境有嚴格要求。低壓小型透射電鏡(LVEM)由於採用5kV低加速電壓,不可能達到原子級解析度,其解析度只能到1-2nm。

電子束穿透能力有限

電子束的穿透能力與電子束加速電壓成線性關係,由於小型透射電鏡採用的電子束加速電壓只有5kV,電子束無法穿透較厚的樣品。因此要求樣品比傳統的透射電鏡更薄。對於較厚的樣品,電子束無法穿透,只能分辨樣品的外部輪廓。

套用

材料學

納米顆粒
高分子材料
膜材料

生物學

藥物開發和運輸
病理學
神經學
生物材料

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