光镜电镜的发展种类特点及应用实用教案

1、 1610年前后，意大利的伽利略和德国的J.开普勒在研究望远镜的同时，改变物镜和目镜之间的距离，得出合理的显微镜光路结构，当时的光学工匠遂纷纷从事显微镜的制造、推广和改进。 17世纪中叶(zhngy)，英国的罗伯特.胡克（用自己制造的显微镜观察软木切片，细胞）和荷兰的安东尼冯 列文胡克（制造了只有一片凸透镜的显微镜，放大了300倍）都对显微镜的发展作出了卓越的贡献。1.光学(gungxu)显微镜（optical microscope ）第1页/共31页第一页，共32页。光学(gungxu)透镜成像原理 近代的光学显微镜通常采用两级放大，分别由物镜和目镜完成。被观察物体AB位于物镜的前方,被物镜

2、作第一级放大后成一倒立的实象A1B1。然后此实像再被目镜作第二级放大，成一虚象A2B2,人眼看到的就是(jish)虚像A2B2。显微镜的总放大倍率为 物镜放大倍率目镜放大倍率第2页/共31页第二页，共32页。光学光学(gungxu)显微镜掠影显微镜掠影第3页/共31页第三页，共32页。第4页/共31页第四页，共32页。第5页/共31页第五页，共32页。第6页/共31页第六页，共32页。第7页/共31页第七页，共32页。三维立体(lt)显微镜 第8页/共31页第八页，共32页。电子显微镜的产生(chnshng)与发展第9页/共31页第九页，共32页。 2.电子显微镜的产生与发展（请自己查阅资料）

3、 由于光源本质的限制，光学(gungxu)显微镜的分辨率只能达到0.2m 分辨率公式： =0.61/nsin（abbe公式） 为所用光波的波长；n为物体所在空间的折射率，物体在空气中时N=1；为孔径角，即从物点发出能进入物镜成像的光线锥的锥顶角的半角; nsin 称为数值孔径。 数值孔径：显微物镜的一个重要性能指标，通常与放大倍率一起标注在物镜镜筒外壳上，例如400.65表示物镜的放大倍率为40倍，数值孔径为0.65。第10页/共31页第十页，共32页。 要提高分辨率，即减小值，可采取以下措施（1） 降低波长值，使用短波长光源(gungyun)。（2） 增大介质n值以提高数值孔径值。（3） 增

4、大孔径角值以提高数值孔径。 =0.61/nsin（1）能达到(d do)最理想的效果第11页/共31页第十一页，共32页。 从19世纪以来，人们致力于探索比普通光源波长更短的波源，作为显微镜的照明源。 1923年，法国科学家德布罗（L.V.deBroglie）给出高速运动的电子(dinz)的波长公式： =h /m v为电子(dinz)波长，m为电子(dinz)质量，即9.110-28g，v为电子(dinz)速度,h为普朗克常数，即6.6210-34J.s 这就启发了人们利用电子(dinz)流作为显微镜的光源， 于是电子(dinz)显微镜就产生了。第12页/共31页第十二页，共32页。Max K

5、noll(1897-1969) Ernst Ruska(1906-1988) 1938年，德国工程师Max Knoll和Ernst Ruska制造(zhzo)出了世界上第一台透射电子显微镜(TEM)。第13页/共31页第十三页，共32页。诺贝尔物理(wl)奖牌正面诺贝尔物理(wl)铜像第14页/共31页第十四页，共32页。Charles Oatley 1952年，英国(yn u)工程师Charles Oatley制造出了第一台扫描电子显微镜(SEM)。第15页/共31页第十五页，共32页。1928年，柏林工科大学的克偌尔和茹斯卡奠定了电镜的理论基础。1933年，茹斯卡制造的第一台电子光学装置，

6、可放大12000倍。1938年，茹斯卡制造的第一台透射电子显微镜，分辨率达100埃。1939年，德国西门子公司按该样机生产了世界第一批商品电镜40台，并在战后运往其他国家，使人类的形态学研究跨入了超微结构新领域。1939年，茹斯卡通过电镜技术发现了烟草病毒(bngd)，解决了30年前的悬案，引起了世界震动。加速了电镜技术的发展。继而在植物中发现了彩虹病毒(bngd)、风轮病毒(bngd)、家蚕病毒(bngd)等；在人体中发现了流感病毒(bngd)、天花病毒(bngd)、肝炎病毒(bngd)、麻风杆菌等，同时也找出了一些污染源和毁灭性的瘟疫流行渠道。第16页/共31页第十六页，共32页。 195

7、3年，日本发现了桑树维管束中的微生物。 80年代，电镜技术在自然学科的许多领域中得到了广泛应用，并形成了一门交差型的新型学科。科学家利用(lyng)电镜技术发现了多种病毒，污染水源中的微生物，有毒物质，纳米材料等，其中纳米材料使纳米技术崛起并迅速发展。第17页/共31页第十七页，共32页。 1982年，诺贝尔化学奖授予(shuy)卓越的电镜应用者英国的分子生物学家克卢格（A.Klug） 1986年，瑞典皇家科学院将诺贝尔物理学奖授予(shuy)电子显微镜的发明者德国科学家恩斯特.茹斯卡（ErnstRuska，1906-1988）；授予(shuy)扫描隧道显微镜的设计者德国物理学家宾尼希（Ger

8、d Binnig，1947-）和瑞士物理学家罗雷尔（Heinrich Rohrer，1933-）。第18页/共31页第十八页，共32页。 1958年，我国成功地研制(ynzh)了第一台透射电子显微镜分辨本领为3nm，1979年分辨本领达到0.3nm。 值得一提：第19页/共31页第十九页，共32页。3.电镜的种类(zhngli)与特点 主要主要(zhyo)(zhyo)两大类：两大类： 透射电子显微镜（透射电子显微镜（TEMTEM） 扫描电子显微镜（扫描电子显微镜（SEMSEM）第20页/共31页第二十页，共32页。 一、透射电子显微镜（TEM） 电子束透过样品(yngpn)(透射电子）直接放大

9、成像。 特点： 分辨率高 ，视场小。 制样技术： 超薄切片技术、负染技术、投影技术和复型技术等。 应用范围： 广泛应用于样品(yngpn)局部切片的超微结构，纳米材料等。第21页/共31页第二十一页，共32页。第22页/共31页第二十二页，共32页。超小型台式透射电镜（低压(dy)桌上型透射电镜 ） 最高电压(diny)只有5KV 第23页/共31页第二十三页，共32页。 二、扫描电子显微镜（SEM） 电子束以扫描形式轰击在样品上，产生二次电子等信息，而后再将二次电子等信息收集起来(q li)放大成像。 特点： 分辨率高，图像立体感强。 制样技术： 临界点干燥技术、冷冻干燥技术、蚀刻技术、组织

10、导电技术和切片腐蚀技术等。 应用范围： 样品表面及其断面立体形貌的观察。第24页/共31页第二十四页，共32页。扫描(somio)电子显微镜第25页/共31页第二十五页，共32页。 场发射(fsh)扫描电镜第26页/共31页第二十六页，共32页。 环境(hunjng)扫描电镜第27页/共31页第二十七页，共32页。 兼有扫描电镜和透射电镜双重功能，称为扫描透射电镜（STEM） 。 特点： 可观察样品的表面和内部结构形态。 制样技术： 切片厚度(hud)可以相应增加，约为1500 左右。第28页/共31页第二十八页，共32页。扫描(somio)透射电镜 FEI公司第29页/共31页第二十九页，共32页。 加速电压在500KV以上的透射电镜又称超高压电镜。特点： 分辨率高,加速电压高，穿透力强，对样品损伤小。制样技术： 切片较厚，含水，都可满足电镜观察要求(yoqi)。应用范围： 可广泛应用于材料科学、生物学、医学等。第30页/共31页第三十页，共32页。谢谢您的观看(gunkn)！第31页/共31页第三十一页，共32页。NoImage内容(nirng)总结1610年前后，意大利的伽利略和德国的J.开普勒在研究望远镜的同时，改变物镜和目镜之间的距离