中国现代教育装备
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 教育科技  
JEM-1400透射电子显微镜在纳米材料测试中的应用
来源:《中国现代教育装备》杂志 时间:2024-2-23 14:53:56
  [导读]以JEM-1400透射电子显微镜为例,介绍了透射电镜的基本结构、工作方式、电子光学成像原理及分辨率、放大倍率等基本概念,探讨了影响纳米材料样品高质量成像的因素及对策。从灯丝高度及束流强度调试方面讨论了提高材料样品分辨率的可行性:基于灯丝像,通过调节灯丝饱和度和偏压,使灯丝发射量达到15 μA;在保证灯丝寿命的前提下,分辨率从过去的 200 nm提高到10 nm以下。

  透射电子显微镜(Transmission Electron Microscope,TEM)(简称透射电镜)是通过穿透样品的电子进行成像的放大设备[1]。电子束穿过样品以后就带有样品信息,再将这些信息进行处理和放大,便可在荧光屏上显示出物质的超微结构形态。透射电镜的分辨率高达1 Å,放大倍率在几百倍到80万倍之间且连续可调,主要应用于观察物质内部的超微结构、成分分析及粒径测定等[2]。

  我院于2012年购进日本电子公司的JEM-1400透射电镜,该设备采用新高衬度物镜极靴,其点分辨率为0.38 nm,线分辨率为0.20 nm,加速电压为10~120 kV,放大倍率为10~1 200 000倍,适用于医学、生物学、临床、免疫、药品、食品、高分子等专业低衬度生物样品形貌观察和衍射分析[3]。目前,该设备主要面向全校科研项目使用,除了进行生物样品测试外,还能满足高分子材料、纳米材料等纳米分辨率超微结构成像的测试需求。

  在纳米材料样品测试中,在最高加速电压120 kV的条件下,该设备放大倍率达到7万倍。由于灯丝亮度的降低,在透射电镜的荧光屏和CCD相机下均很难进行测试样品的调节,分辨率只能达到200 nm,影响纳米材料的微观形貌表征。为此,根据透射电镜的照明源—电子枪的结构和工作原理,将灯丝的束流强度控制在饱和点之内,通过调整灯丝高度来调节灯丝饱和度和偏压,增加灯丝发射量使其达到设备允许的最高值,在保证灯丝寿命的前提下提高灯丝亮度,进而提高分辨率。

  1 透射电镜的工作方式

  2 电子枪的结构与工作原理

  3 透射电镜参数调整

  4 结语

  本文详细介绍了JEM-1400透射电镜灯丝安装高度和灯丝发射量参数的调节方法,在保证灯丝寿命的前提下,提高灯丝亮度,进而提高设备的分辨率。随着各个领域纳米材料的开发研究越来越广泛,JEM-1400透射电镜可以用于观察纳米材料的微观形貌和微观结构,并取得了良好的效果。

  参考文献

  [1] 刘彦雄,卞龙春,曹秋娥.JEM-2100 透射电镜多次烘烤与样品仓维护维修[J].电子显微学报,2020(39):426-428.

  [2] 王春省,封振宇.磁性微纳米材料透射电镜测试的简单制样方法[J].实验技术与管理,2019(36):49-51.

  [3] SURMELIOGLU O, TUNCER U, POLAT S. Electron microscopic imaging of osteonecrosis in chronic supurative otitis media[J].Journal of International Advanced Otology, 2012, 8(2): 217-222.

  [4] 袁文涛,李冠星,王勇,等.透射电镜在纳米材料表面科学中的应用浅析:以二氧化钛为例[J].电子显微学报,2020(39):603-612.

  [5] 潘桂玲.扫描电镜发射源的对比及其对图像质量影响的分析[J].电子显微学报,2021(40):764-769.

  [6] HE L C, ZHENG N N,WANG Q H,et al. Responsive accumulation of nanohybrids to boost nir-phototheranostics for specific tumor imaging and glutathione depletion-enhanced synergistic therapy[J]. Advanced Science, 2023(10): 2205208.

  [7] CHEN T, SHANG Y F, ZHU Y Y, et al. Activators confined upconversion nanoprobe with near-unity forster resonance energy transfer efficiency for ultrasensitive detection[J]. ACS Applied Materials & Interfaces, 2022, 14(17): 19826-19835.

  [8] CHEN T, SHANG Y F, HAO S W. Reproducible single-droplet multiplexed detection through excitation-encoded tri-mode upconversion solid sensors[J]. Chemical Engineering Journal, 2021(3): 131242.

韩沐昕1 李冬梅2* 赵晟锌2

1. 黑龙江建筑职业技术学院 2. 哈尔滨工业大学环境学院


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