透射電子顯微鏡的應(yīng)用

　　透射電子顯微鏡的應(yīng)用

　　透射電子顯微鏡是使用最為廣泛的一類電鏡，具有分辨率高、可與其他技術(shù)聯(lián)用的優(yōu)點(diǎn)。已廣泛應(yīng)用于醫(yī)學(xué)、生物學(xué)等各個(gè)研究領(lǐng)域，成為組織學(xué)、病理學(xué)、解剖學(xué)以及臨床病理診斷的重要工具之一。

　　透射電子顯微鏡的應(yīng)用領(lǐng)域

　　1、材料領(lǐng)域

　　材料的微觀結(jié)構(gòu)對(duì)材料的力學(xué)、光學(xué)、電學(xué)等物理化學(xué)性質(zhì)起著決定性作用。透射電子顯微鏡作為材料表征的重要手段，不僅可以用衍射模式來(lái)研究晶體的結(jié)構(gòu)，還可以在成像模式下得到實(shí)空間的高分辨像，即對(duì)材料中的原子進(jìn)行直接成像，直接觀察材料的微觀結(jié)構(gòu)。

　　2、物理學(xué)領(lǐng)域

　　在物理學(xué)領(lǐng)域中，電子全息術(shù)能夠同時(shí)提供電子波的振幅和相位信息，從而使透射電子顯微鏡在磁場(chǎng)和電場(chǎng)分布等與相位密切相關(guān)的研究上得到廣泛應(yīng)用。目前，透射電子顯微鏡結(jié)合電子全息已經(jīng)應(yīng)用在測(cè)量半導(dǎo)體多層薄膜結(jié)構(gòu)器件的電場(chǎng)分布、磁性材料內(nèi)部的磁疇分布等方面。

　　3、化學(xué)領(lǐng)域

　　在化學(xué)領(lǐng)域，原位透射電子顯微鏡因其超高的空間分辨率為原位觀察氣相、液相化學(xué)反應(yīng)提供了一種重要的方法。利用原位透射電子顯微鏡進(jìn)一步理解化學(xué)反應(yīng)的機(jī)理和納米材料的轉(zhuǎn)變過(guò)程，以期望從化學(xué)反應(yīng)的本質(zhì)理解、調(diào)控和設(shè)計(jì)材料的合成。目前，原位電子顯微技術(shù)已在材料合成、化學(xué)催化、能源應(yīng)用和生命科學(xué)領(lǐng)域發(fā)揮著重要作用。透射電子顯微鏡可以在極高的放大倍數(shù)下直接觀察納米顆粒的形貌和結(jié)構(gòu)，是納米材料最常用的表征手段之一。

　　4、生物學(xué)領(lǐng)域

　　在生物學(xué)領(lǐng)域，X射線晶體學(xué)技術(shù)和核磁共振常被用來(lái)研究生物大分子的結(jié)構(gòu)，已經(jīng)能夠?qū)⒌鞍踪|(zhì)的位置精度確定到0.2nm，但是其各有局限。X射線晶體學(xué)技術(shù)基于蛋白質(zhì)晶體，研究的常常是分子的基態(tài)結(jié)構(gòu)，而對(duì)解析分子的激發(fā)態(tài)和過(guò)渡態(tài)無(wú)能為力。生物大分子在體內(nèi)常常發(fā)生相互作用并形成復(fù)合物而發(fā)揮作用，這些復(fù)合物的結(jié)晶化非常困難。核磁共振雖然能夠獲得分子在溶液中的結(jié)構(gòu)并且能夠研究分子的動(dòng)態(tài)變化，但主要適合用來(lái)研究分子量較小的生物大分子。

　　近年來(lái)冷凍透射電子顯微鏡技術(shù)突破了冷凍成像和圖像處理瓶頸，發(fā)展成為當(dāng)今結(jié)構(gòu)生物學(xué)廣泛應(yīng)用的新興技術(shù)。它可以以快速、高效、簡(jiǎn)易、高分辨率解析高度復(fù)雜的超大生物分子結(jié)構(gòu)，在很大程度上超越了傳統(tǒng)的X射線晶體學(xué)技術(shù)。

　　透射電子顯微鏡的發(fā)展趨勢(shì)

　　透射電子顯微鏡的發(fā)展趨勢(shì)有三個(gè)方面：

　　1、透射電子顯微鏡本體硬件的進(jìn)一步發(fā)展

　　從透射電子顯微鏡的發(fā)展歷史來(lái)看，隨著技術(shù)的進(jìn)步，各種新技術(shù)被應(yīng)用于透射電子顯微鏡的制作工藝中，從而導(dǎo)致其硬件性能的不斷改善。20世紀(jì)30年代末期發(fā)明的diyi代TEM的分辨率只有3nm，到了50年代達(dá)到優(yōu)于1nm，而在90年代一些特制的TEM更達(dá)到了0.1nm。有理由相信在制作透射電子顯微鏡硬件方面的進(jìn)步將持續(xù)下去。這種進(jìn)步將表現(xiàn)為新一代TEM的性能越來(lái)越好，使用越來(lái)越方便，對(duì)于操作人員的要求越來(lái)越簡(jiǎn)單。

　　2、透射電子顯微鏡所屬附件的進(jìn)一步發(fā)展

　　早期透射電子顯微鏡作為一種高分辨率、高倍率的顯微鏡，只是光學(xué)顯微鏡的一個(gè)技術(shù)延伸。但隨著電子顯微學(xué)理論和實(shí)踐的不斷發(fā)展、積累，人們發(fā)現(xiàn)、開(kāi)發(fā)了透射電子顯微鏡的許多新功能，使透射電子顯微鏡成為了一種綜合性分析儀器。直到最近，一些新的透射電子顯微鏡附件還在不斷地被發(fā)明出來(lái)。比如，圖像過(guò)濾器就是近十年來(lái)開(kāi)發(fā)出來(lái)的新附件。在未來(lái)的年代里，我們依然有理由期待一些更新、更好、更易操作的附件被發(fā)明出來(lái)，從而為透射電子顯微鏡增加新功能，或進(jìn)一步提高透射電子顯微鏡的現(xiàn)有功能和分析測(cè)試精度。

　　3、透射電子顯微鏡實(shí)驗(yàn)結(jié)果的自動(dòng)化分析

　　隨著現(xiàn)在計(jì)算機(jī)科學(xué)的迅速進(jìn)步，作為現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)分析器的透射電子顯微鏡也越來(lái)越依賴于計(jì)算機(jī)的使用。事實(shí)上，透射電子顯微鏡硬件的進(jìn)步是與計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的不斷進(jìn)步無(wú)法斷然分開(kāi)的。但是，即使今天對(duì)于透射電子顯微鏡的實(shí)驗(yàn)結(jié)果也還需要使用大量的人力進(jìn)行分析。在這一方面我們完全有理由相信隨著新的電子顯微學(xué)理論的進(jìn)展以及新的計(jì)算機(jī)軟件開(kāi)發(fā)的成功，未來(lái)對(duì)于透射電子顯微鏡的實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析的自動(dòng)化程度將進(jìn)一步提高，從而大大提高工作效率。

目錄：

透射電子顯微鏡的發(fā)展

透射電子顯微鏡的種類

透射電子顯微鏡的用途

透射電子顯微鏡的原理

透射電子顯微鏡樣品制備

透射電子顯微鏡的操作

透射電子顯微鏡的應(yīng)用

透射電子顯微鏡的技術(shù)

透射電子顯微鏡的結(jié)構(gòu)