徠卡顯微鏡—電鏡中的信號(hào)物質(zhì)
為了觀察和分析被校樣品,除照明物質(zhì)和透鏡外,還必須有針對性地利用電子和樣品作用時(shí)所產(chǎn)生的各種有意義的信號(hào)物質(zhì)。
徠卡顯微鏡電子與樣品碰掐后,由于庫侖場的作用它的運(yùn)動(dòng)方向和動(dòng)能都可能有變化。我們可以把作用后的韌始電子按其運(yùn)動(dòng)方向分成三類;(一)透射電子(二)背散射(或稱反射)電子(三)吸收電子。透射電子又可分成三類:(a)直接透射電子,指穿過樣品時(shí)運(yùn)動(dòng)方向和能量沒有明顯改變者;(b)彈性散射電子,指穿過樣品后運(yùn)動(dòng)方向相對于入射方向有所改變而能量幾乎不變考;(c)非彈性散射電子,指穿過樣品后運(yùn)動(dòng)方向有變化,能量也有部分損失者。背散射電子是初始電子作用后運(yùn)動(dòng)方向的改變大于90。,因而從樣品表面反射回來者。這里也包含有彈性散射和非彈性散射兩類電子。它們的能量有不同的損失,故有很寬的能量分布范圍。吸收電子指樣品中吸收的殘存電子。它們是入射電子在樣品內(nèi)經(jīng)多次碰撞、失能,直至動(dòng)能為零,因而不能逸出樣品的電于。
徠卡顯微鏡無論是透射或反射的非彈性散射電子,它們在與樣品作用的過程中都將損失部分能量。這種能量可以引起樣品中原子的激發(fā),zui終使其產(chǎn)生升溫、磁化、電離、二次激發(fā)等效應(yīng)。透射電鏡和掃描電鏡中正是分別利用上述的某些信號(hào)作為其實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)。
關(guān)于
徠卡生物顯微鏡掃描電鏡的試驗(yàn)工作早在1935年,幾乎與透射電鏡同時(shí),就由M.Kn011所開創(chuàng)。1938年M.V叨A七enne自制了一臺(tái)電鏡,并著文闡述了實(shí)現(xiàn)掃招電子顯微的原理。以后在二次大戰(zhàn)初期,美、德等國科學(xué)家也在這方面做過不少工作。但是當(dāng)時(shí)信號(hào)的檢測和放大技術(shù)還很不完善,圖像的背景噪聲太高,故未能得到廣泛應(yīng)用。1948年開始英國科學(xué)家cw.oatky指導(dǎo)幾屆學(xué)生,先后堅(jiān)持了十余年,終于在1965年首先制成了可用的商品掃描電
鏡。1968年起兒w.c陰e又把一種新型場致發(fā)射電子源用于掃描電鏡,并進(jìn)一步在掃描式透射電鏡(sTEM)上大大提高了圖像分辨率,開創(chuàng)了原子成像技術(shù)。目前各國廠’商都能不斷推出各種型導(dǎo)的掃描電鏡。
在當(dāng)今電鏡的發(fā)展過程中,徠卡顯微鏡還有一些值得注意的新方向,如利用發(fā)射針尖為基礎(chǔ)的各類顯微鏡,包括場發(fā)射電鏡、場離子顯微鏡和原子探針等;基于參考波和物樣散射波之間的干涉,以復(fù)原物體的(透射電鏡)電子全息術(shù)‘在常規(guī)掃描電鏡基礎(chǔ)上發(fā)展起來的環(huán)境掃描電鏡(可用于研究濕樣品)和共聚焦掃描光學(xué)顯微鏡(可提供三維信息)等。此外,目前已引起人們?nèi)找骊P(guān)注的隧道掃描顯微鏡(sTM)(Binnt8和Roh肥r為此也獲得了l986年諾貝爾物理獎(jiǎng))和原子力顯微鏡(AFM)則是利用針尖技術(shù)和掃描電鏡有關(guān)的原理而發(fā)展起來的設(shè)備,它們已經(jīng)根本擺脫了電子透鏡的作用。這預(yù)示著到下世紀(jì)徠卡顯微鏡電子顯微學(xué)也許將會(huì)有新的突破。