飛納電子顯微鏡是根據(jù)電子光學(xué)原理,用電子束和電子透鏡代替光束和光學(xué)透鏡,使物質(zhì)的細(xì)微結(jié)構(gòu)在高的放大倍數(shù)下成像的儀器。
近年來,電鏡的研究和制造有了很大的發(fā)展:一方面,電鏡的分辨率不斷提高,透射電鏡的點(diǎn)分辨率達(dá)到了0.2-0.3nm,晶格分辨率已經(jīng)達(dá)到0.1nm左右,通過電鏡,人們已經(jīng)能直接觀察到原子像;另一方面,除透射電鏡外,還發(fā)展了多種電鏡,如掃描電鏡、分析電鏡等。
電子顯微鏡的分辨本領(lǐng)雖已遠(yuǎn)勝于光學(xué)顯微鏡,但電子顯微鏡因需在真空條件下工作,所以很難觀察活的生物,而且電子束的照射也會(huì)使生物樣品受到輻照損傷。電子顯微鏡由電子光學(xué)系統(tǒng)、真空系統(tǒng)和供電系統(tǒng)三部分組成,下面分別介紹三部分:
1) 電子光學(xué)系統(tǒng)
電子光學(xué)系統(tǒng)主要有電子槍、電子透鏡、樣品架、熒光屏和照相機(jī)構(gòu)等部件,這些部件通常是自上而下地裝配成一個(gè)柱體。電子槍是由鎢絲熱陰極、柵極和陰極構(gòu)成的部件。它能發(fā)射并形成速度均勻的電子束,所以加速電壓的穩(wěn)定度要求不低于萬分之一。
電子透鏡是飛納電子顯微鏡筒中最重要的部件,它用一個(gè)對(duì)稱于鏡筒軸線的空間電場或磁場使電子軌跡向軸線彎曲形成聚焦,其作用與玻璃凸透鏡使光束聚焦的作用相似,所以稱為電子透鏡?,F(xiàn)代電子顯微鏡大多采用電磁透鏡,由很穩(wěn)定的直流勵(lì)磁電流通過帶極靴的線圈產(chǎn)生的強(qiáng)磁場使電子聚焦。
2) 真空系統(tǒng)
為了保證真在整個(gè)通道中只與試樣發(fā)生相互作用,而不與空氣分子發(fā)生碰撞,因此,整個(gè)電子通道從電子槍至照相底板盒都必須置于真空系統(tǒng)之內(nèi),一般真空度為10-4~10-7毫米汞柱。
3) 供電系統(tǒng)
透射電鏡需要兩部分電源:一是供給電子槍的高壓部分,二是供給電磁透鏡的低壓穩(wěn)流部分。電源的穩(wěn)定性是電鏡性能好壞的一個(gè)極為重要的標(biāo)志。所以,對(duì)供電系統(tǒng)的主要要求是產(chǎn)生高穩(wěn)定的加速電壓和各透鏡的激磁電流。近代儀器除了上述電源部分外,尚有自動(dòng)操作程序控制系統(tǒng)和數(shù)據(jù)處理的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。