觀察記錄系統(tǒng) - 透射電子顯微鏡的特點(diǎn)及功能介紹

　　三、觀察、記錄系統(tǒng)

　　1.觀察室

　　透射電鏡的最終成像結(jié)果，顯現(xiàn)在觀察室內(nèi)的熒光屏上，觀察室處于投影鏡下，空間較大，開(kāi)有1～3個(gè)鉛玻璃窗，可供操作者從外部觀察分析用。對(duì)鉛玻璃的要求是既有良好的透光特性，又能阻斷X線散射和其他有害射線的逸出，還要能可靠地耐受極高的壓力差以隔離真空。

　　由于電子束的成像波長(zhǎng)太短，不能被人的眼睛直接觀察，電鏡中采用了涂有熒光物質(zhì)的熒光屏板把接收到的電子影像轉(zhuǎn)換成可見(jiàn)光的影像。觀察者需要在熒光屏上對(duì)電子顯微影像 進(jìn)行選區(qū)和聚焦等調(diào)整與觀察分析，這要求熒光屏的發(fā)光效率高，光譜和余輝適當(dāng)，分辨力好。目前多采用能發(fā)黃綠色光的硫化鋅-鎘類熒光粉做為涂布材料，直徑約在15～20cm。

　　熒光屏的中心部分為一直徑約10cm的圓形活動(dòng)熒光屏板，平放時(shí)與外周熒屏吻合，可以進(jìn)行大面積觀察。使用外部操縱手柄可將活動(dòng)熒屏拉起，斜放在45°角位置，此時(shí)可用電鏡置配的雙目放大鏡，在觀察室外部通過(guò)玻璃窗來(lái)精確聚焦或細(xì)致分析影像結(jié)構(gòu);而活動(dòng)熒光屏完全直立豎起時(shí)能讓電子影像通過(guò)，照射在下面的感光膠片上進(jìn)行曝光。

　　2.照相室

　　在觀察中電子束長(zhǎng)時(shí)間轟擊生物醫(yī)學(xué)樣品標(biāo)本，必會(huì)使樣品污染或損傷。所以對(duì)有診斷分析價(jià)值的區(qū)域，若想長(zhǎng)久地觀察分析和反復(fù)使用電鏡成像結(jié)果，應(yīng)該盡快把它保留下來(lái)，將因?yàn)殡娮邮Z擊生物醫(yī)學(xué)樣品造成的污染或損傷降低到最小。此外，熒光屏上的粉質(zhì)顆粒的解像力還不夠高，尚不能充分反映出電鏡成像的分辨本領(lǐng)。將影像記錄存儲(chǔ)在膠片上��照相，便解決了這些問(wèn)題。

　　照相室處在鏡筒的最下部，內(nèi)有送片盒（用于儲(chǔ)存未曝光底片）和接收盒（用于收存已曝光底片）及一套膠片傳輸機(jī)構(gòu)。電鏡生產(chǎn)的廠家、機(jī)型不同，片盒的儲(chǔ)片數(shù)目也不相同，一般在20～50片/盒左右，底片尺寸日本多采用82.5mm×118mm，美國(guó)常用82.5mm×101.6mm，而歐州則用90mm×120mm。每張底片都由特制的一個(gè)不銹鋼底片夾夾持，疊放在片盒內(nèi)。工作時(shí)由輸片機(jī)構(gòu)相繼有序地推放底片夾到熒光屏下方電子束成像的位置上。曝光控制有手控和自控兩種方法，快門啟動(dòng)裝置通常并聯(lián)在活動(dòng)熒光屏板的扳手柄上。電子束流的大小可由探測(cè)器檢測(cè)，給操作者以曝光指示;或者應(yīng)用全自動(dòng)曝光模式由計(jì)算機(jī)控制，按程序選擇曝光亮度和最佳曝光時(shí)間完成影像的拍攝記錄。

　　現(xiàn)代電鏡都可以在底片上打印出每張照片拍攝時(shí)的工作參數(shù)，如：加速電壓值、放大率 、微米標(biāo)尺、簡(jiǎn)要文字說(shuō)明、成像日期、底片序列號(hào)及操作者注解等備查的記錄參數(shù)。觀察室與照相室之間有真空隔離閥。以便在更換底片時(shí)，只打開(kāi)照相室而不影響整個(gè)鏡筒的真空。

　　3.陰極射線管（CRT）顯示器

　　電鏡的操作面板上的CRT顯示器主要用于電鏡總體工作狀態(tài)的顯示、操作鍵盤(pán)的輸入內(nèi)容顯示、計(jì)算機(jī)與操作者之間的人機(jī)對(duì)話交流提示以及電鏡維修調(diào)整過(guò)程中的程序提示、故障警示等。

　　四、調(diào)校系統(tǒng)

　　1.消像散器

　　像散（指軸上像散）的產(chǎn)生除了前面介紹的材質(zhì)、加工精度等原因以外，實(shí)際上在使用過(guò)程中，會(huì)因?yàn)楦鞑考钠趽p耗、真空油脂的擴(kuò)散沉積、以及生物醫(yī)學(xué)樣品中的有機(jī)物在電子束照射下的熱蒸發(fā)污染等眾多因素逐漸積累，使得像散也在不斷變化。所以像散的消除在電鏡制造和應(yīng)用之中都成了必不可少的重要技術(shù)。

　　早期電鏡中曾采用過(guò)機(jī)械式消像散器，利用手動(dòng)機(jī)械裝置來(lái)調(diào)整電磁透鏡周圍的小磁鐵 組成的消像散器，來(lái)改變透鏡磁場(chǎng)分布的缺陷。但由于調(diào)整的精確性和使用的方便性均難令人滿意，現(xiàn)在這種方式已被淘汰。目前的消像散器由圍繞光軸對(duì)稱環(huán)狀均勻分布的8個(gè)小電磁線圈構(gòu)成，見(jiàn)圖4-21，用以消除（或減小）電磁透鏡因材料、加工、污染等因素造成的像散。其中每4個(gè)互相垂直的線圈為1組，在任一直徑方向上的2個(gè)線圈產(chǎn)生的磁場(chǎng)方向相反，用2組控制電路來(lái)分別調(diào)節(jié)這2組線圈中的直流電流的大小和方向，即能產(chǎn)生1個(gè)強(qiáng)度和方向可變的合成磁場(chǎng)，以補(bǔ)償透鏡中所原有的不均勻磁場(chǎng)缺陷（圖中橢圓形實(shí)線），以達(dá)到消除或降低軸上像散的效果。

　　一般電鏡在第2聚光鏡中和物鏡中各裝有2組消像器，稱為聚光鏡消像散器和物鏡消像散器。聚光鏡產(chǎn)生的像散可從電子束斑的橢圓度上看出，它會(huì)造成成像面上亮度不均勻和限制分辨率的提高。調(diào)整聚光鏡消像散器（鏡體操作面板上裝有對(duì)應(yīng)可調(diào)旋鈕），使橢圓形光斑恢復(fù)到最接近圓狀即可基本上消除聚光鏡中存在的像散。

　　物鏡像散能在很大程度上影響成像質(zhì)量，消除起來(lái)也比較困難。通常使用放大鏡觀察樣品支持膜上小孔在欠焦時(shí)產(chǎn)生的費(fèi)涅爾圓環(huán)的均勻度，或者使用專門的消像散特制標(biāo)本來(lái)調(diào)整消除，這需要一定的經(jīng)驗(yàn)和操作技巧。近年來(lái)在一些高檔電鏡機(jī)型之中，開(kāi)始出現(xiàn)了自動(dòng)消像散和自動(dòng)聚焦等新功能，為電鏡的使用和操作提供了極大的方便。

　　2.束取向調(diào)整器及合軸

　　最理想的電鏡工作狀態(tài)，應(yīng)該是使電子槍、各級(jí)透鏡與熒光屏中心的軸線絕對(duì)重合。但這是很難達(dá)到的，它們的空間幾何位置多多少少會(huì)存在著一些偏差，輕者使電子束的運(yùn)行發(fā)生偏離和傾斜，影響分辨力;稍微嚴(yán)重時(shí)會(huì)使電鏡無(wú)法成像甚至不能出光（電子束嚴(yán)重偏離中軸，不能射及熒光屏面）。為此電鏡采取的對(duì)應(yīng)彌補(bǔ)調(diào)整方法為機(jī)械合軸加電氣合軸的操作。

　　機(jī)械合軸是整個(gè)合軸操作的先行步驟，通過(guò)逐級(jí)調(diào)節(jié)電子槍及各透鏡的定位螺絲，來(lái)形成共同的中心軸線。這種調(diào)節(jié)方法很難達(dá)到十分精細(xì)的程度，只能較為粗略地調(diào)整，然后再輔之以電氣合軸補(bǔ)償。

　　電氣合軸是使用束取向調(diào)整器的作用來(lái)完成的，它能使照明系統(tǒng)產(chǎn)生的電子束做平行移動(dòng)和傾斜移動(dòng)，以對(duì)準(zhǔn)成像系統(tǒng)的中心軸線。束取向調(diào)整器分槍（電子槍）平移、傾斜和束（電子束）平移、傾斜線圈兩部分。前者用以調(diào)整電子槍發(fā)射出電子束的水平位置和傾斜角度;后者用以對(duì)聚光鏡通道中電子束的調(diào)整。均為在照明光路中加裝的小型電磁線圈，改變線圈產(chǎn)生的磁場(chǎng)強(qiáng)度和方向，可以推動(dòng)電子束做細(xì)微的移位動(dòng)作。

　　合軸的操作較為復(fù)雜，不過(guò)在合軸操作完成后，一般不需經(jīng)常調(diào)整。只是束平移調(diào)節(jié)作為一 個(gè)經(jīng)常調(diào)動(dòng)的旋鈕，放在電鏡的操作面板上，供操作者在改變某些工作狀態(tài)（如放大率變換）后，將偏移了的電子束亮斑中心拉回?zé)晒馄恋闹行?，此調(diào)節(jié)器旋鈕也稱為“亮度對(duì)中”鈕。

　　3.光闌

　　如前所述，為限制電子束的散射，更有效地利用近軸光線，消除球差、提高成像質(zhì)量和反差 ，電鏡光學(xué)通道上多處加有光闌，以遮擋旁軸光線及散射光，光闌有固定光闌和活動(dòng)光闌2種，固定光闌為管狀無(wú)磁金屬物，嵌入透鏡中心，操作者無(wú)法調(diào)整（如聚光鏡固定光闌）。活動(dòng)光闌是用長(zhǎng)條狀無(wú)磁性金屬鉬薄片制成，上面縱向等距離排列有幾個(gè)大小不同的光闌孔，直徑從數(shù)十到數(shù)百個(gè)微米不等，以供選擇使用。活動(dòng)光闌鉬片被安裝在調(diào)節(jié)手柄的前端，處于光路的中心，手柄端在鏡體的外部?；顒?dòng)光闌手柄整體的中部，嵌有“O”形橡膠圈來(lái)隔離鏡體內(nèi)外部的真空。可供調(diào)節(jié)用的手柄上標(biāo)有1、2、3、4號(hào)定位標(biāo)記，號(hào)數(shù)越大，所選的就孔徑越小。光闌孔要求很圓而且光滑，并能在 X、Y方向上的平面里做幾何位置移動(dòng)，使光闌孔精確地處于光路軸心。因此，活動(dòng)光闌的調(diào)節(jié)手柄，應(yīng)能讓操作者在鏡體外部方便地選擇光闌孔徑，調(diào)整、移動(dòng)活動(dòng)光闌在光路上的空間幾何位置。

　　電鏡上常設(shè)3個(gè)活動(dòng)光闌供操作者變換選用：

　?、倬酃忡RC2光闌，孔徑約在20～200μm左右，用于改變照射孔徑角，避免大面積照射對(duì)樣品產(chǎn)生不必要的熱損傷。光闌孔的變換會(huì)影響光束斑點(diǎn)的大小和照明亮度;

　?、谖镧R光闌，能顯著改變成像反差?？讖郊s在10～100μm 左右，光闌孔越小，反差就越大，亮度和視場(chǎng)也越小（低倍觀察時(shí)才能看到視場(chǎng)的變化）。若選擇的物鏡光闌孔徑太小時(shí)，雖能提高影像反差，但會(huì)因電子線衍射增大而影響分辨能力，且易受到照射污染。如果真空油脂等非導(dǎo)電雜質(zhì)沉積在上面，就可能在電子束的轟擊下充放電，形成的小電場(chǎng)會(huì)干擾電子束成像，引起像散，所以物鏡光闌孔徑的選擇也應(yīng)適當(dāng);

　?、壑虚g鏡光闌，也稱選區(qū)衍射光闌，孔徑約在50～400μm左右，應(yīng)用于衍射成像等特殊的觀察之中。