中文名稱(chēng) | 電子顯微鏡照相 | 外文名稱(chēng) | Electron micrography |
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類(lèi) 型 | 電子設(shè)備 | 作 用 | 顯微拍照 |
電子顯微鏡照相
Electron micrography
波長(zhǎng)愈短,顯微鏡的放大能力愈大,故使用光線的數(shù)萬(wàn)分之一的電子束,能拍成最高200萬(wàn)---300萬(wàn)倍率照片的便是電子顯微鏡。電子顯微鏡有透射型(常用的數(shù)百倍至數(shù)十萬(wàn)倍)和掃描型(常用的是數(shù)十倍至數(shù)萬(wàn)倍)之別。順便提一下,光學(xué)顯微鏡照相的最高倍率為1500倍左右。
電子顯微鏡的分類(lèi) 1、透射電鏡 (TEM) 樣品必須制成電子能穿透的,厚度為100~2000 ?的薄膜。成像方式與光學(xué)生物顯微鏡相似,只是以電子透鏡代替玻璃透鏡。放大后的電子像在熒光屏上顯示出來(lái),TE...
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)在非常高的放大倍數(shù)下成像的儀器。 電子顯微鏡的分辨能力以它所能分辨的相鄰兩點(diǎn)的最小間距來(lái)表示。20世紀(jì)70年代,透射...
顧名思義,所謂電子顯微鏡是以電子束為照明光源的顯微鏡。由于電子束在外部磁場(chǎng)或電場(chǎng)的作用下可以發(fā)生彎曲,形成類(lèi)似于可見(jiàn)光通過(guò)玻璃時(shí)的折射現(xiàn)象,所以我們就可以利用這一物理效應(yīng)制造出電子束的“透鏡”,從而開(kāi)...
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原子水平的表面特征傳感器—掃描式隧道電子顯微鏡(STM)
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用掃描電子顯微鏡(SEM)對(duì)PS版鋁板基上的砂目形貌進(jìn)行了觀察分析,比較了不同砂目形貌對(duì)PS版性能的影響。實(shí)踐證明,SEM可以方便直觀地觀察鋁板基上砂目的細(xì)密程度、平臺(tái)和深度,為砂目的處理提供客觀可靠的依據(jù)。
照相收費(fèi)亦稱(chēng)“照相價(jià)格”。照相館為顧客提供拍照、沖卷、相片沖洗、放大、著色等服務(wù)所收取的費(fèi)用。由照相成本、利潤(rùn)、稅金三項(xiàng)構(gòu)成。照相成本包括原材料成本 (如膠卷、相紙、顯影劑、定影劑、著色劑等)、職工工資及附加費(fèi)、房屋及設(shè)備折舊費(fèi)、管理費(fèi)等。除少數(shù)服務(wù)項(xiàng)目 (如彩色照片沖印) 外,原材料成本在照相成本中所占比重不大,在不同等級(jí)的照相館,同一規(guī)格的照片所耗用的原材料成本幾乎沒(méi)有區(qū)別。正確核算照相成本是合理制定照相業(yè)價(jià)格的基礎(chǔ)。制定照相收費(fèi)要在同一城市,根據(jù)不同照相館的設(shè)備條件、技術(shù)水平、座落地點(diǎn)、服務(wù)質(zhì)量、規(guī)模大小、社會(huì)聲譽(yù)等因素,綜合考慮,劃分一定的等級(jí)。
各等級(jí)之間應(yīng)保持合理的質(zhì)量差價(jià)。在同一等級(jí)的照相企業(yè)中,應(yīng)合理安排不同服務(wù)項(xiàng)目(如照相與沖洗、放大、著色之間,一般攝影與藝術(shù)攝影之間,人相放大與圖片放大之間,黑白相片與彩色相片之間) 以及同一項(xiàng)目不同規(guī)格 (如1寸與4寸的拍照) 之間的價(jià)格比例關(guān)系。質(zhì)量差價(jià)和比價(jià)都是在正確核算照相成本,合理劃分照相館等級(jí)的基礎(chǔ)上,通過(guò)掌握不同等級(jí)、不同服務(wù)項(xiàng)目、不同規(guī)格相片的利潤(rùn)率體現(xiàn)的。
照相機(jī)調(diào)焦裝置的作用在于調(diào)整攝影鏡頭與膠片的距離,讓像平面落在膠片上。不同的照相機(jī)使用不同的聚焦裝置,要根據(jù)具體情況選擇最佳的方法。
照相機(jī)鏡頭的調(diào)焦通常采用下述三種方式進(jìn)行:改變像距;改變焦距;固定焦點(diǎn)。
照相機(jī)鏡頭對(duì)無(wú)窮遠(yuǎn)物體對(duì)焦時(shí),它成像在鏡頭的焦平面上。當(dāng)攝影距離(指被攝體到照相機(jī)鏡頭前節(jié)點(diǎn)之間的距離)縮短時(shí),如10m,5m,3m……,像距會(huì)拉長(zhǎng)。而實(shí)際上,照相機(jī)膠片位置是相對(duì)不變的,因此只能將整個(gè)鏡頭向前伸出有限距離,以保證像點(diǎn)正確地落在膠平面上,保持像面的清晰度。這種保持鏡頭焦距不變而改變像距的調(diào)焦方式又稱(chēng)為整組調(diào)焦。
這種調(diào)焦方式在使用時(shí),只需轉(zhuǎn)動(dòng)鏡頭上的調(diào)焦環(huán),調(diào)焦環(huán)上刻有與調(diào)焦量對(duì)應(yīng)的底片與被攝景物之間的距離標(biāo)尺,調(diào)焦環(huán)帶動(dòng)鏡筒上的多頭螺紋,讓鏡頭產(chǎn)生軸向移動(dòng),使鏡頭的焦點(diǎn)落在膠平面上。由于是整組移動(dòng)鏡頭,鏡片之間的相對(duì)位置固定不變,因此這種調(diào)焦方式能始終保持鏡頭的成像質(zhì)量處于最佳狀態(tài)。
通過(guò)移動(dòng)鏡頭中某組鏡片的軸向位置,從而稍微變動(dòng)鏡頭的焦距,以使物距變化時(shí)能保持像距不變。這是最常采用的調(diào)焦方法之一。這種調(diào)焦方式的優(yōu)點(diǎn)是調(diào)焦時(shí)整個(gè)鏡頭的位置可保持不動(dòng),調(diào)焦量小,調(diào)焦機(jī)構(gòu)較簡(jiǎn)單。變焦鏡頭多采用這種調(diào)焦方式。
一些消費(fèi)型的簡(jiǎn)易照相機(jī)具有固定的焦點(diǎn),拍攝者并不能改變其焦點(diǎn),即不管物距多少,照相機(jī)的鏡頭與膠片之間的距離始終固定不變,這種調(diào)焦方法稱(chēng)為固定焦點(diǎn)法。固定焦點(diǎn)的照相機(jī)可以保證距照相機(jī)幾米以外的被攝體都具有一定的清晰程度,而這個(gè)距離以?xún)?nèi)的被攝體就會(huì)逐漸模糊不清。使用固定焦點(diǎn)的照相機(jī),只要依據(jù)照相機(jī)的說(shuō)明書(shū)將拍攝距離控制在其允許的范圍就可獲得不錯(cuò)的影像。
焦距標(biāo)尺
照相機(jī)鏡頭筒的中央有一個(gè)標(biāo)記,就是聚焦標(biāo)尺或距離標(biāo)尺,它是一系列以英尺或米為單位的數(shù)字標(biāo)記。假設(shè)要聚焦2米遠(yuǎn)的景物,轉(zhuǎn)動(dòng)鏡頭筒直至距離標(biāo)尺上的數(shù)字2對(duì)準(zhǔn)中央的標(biāo)記,如圖1所示。這時(shí),距鏡頭2米遠(yuǎn)的任何物體都可以形成最清晰的可能影像。
聚焦標(biāo)尺上的距離標(biāo)記是從鏡頭能夠聚焦的最近距離開(kāi)始,一直到被稱(chēng)作無(wú)窮遠(yuǎn)的某個(gè)距離,這個(gè)距離以外的所有東西都將是清晰的。鏡頭上的無(wú)窮遠(yuǎn)用符號(hào)
調(diào)焦驗(yàn)證
使用聚焦標(biāo)尺確實(shí)可以非常準(zhǔn)確地調(diào)焦,但是使用聚焦標(biāo)尺本身不是非常方便,因?yàn)橐獪y(cè)量出被攝體的距離并不是,件輕易的事情,而估計(jì)距離又可能不那么準(zhǔn)確。所以,很多照相機(jī)都會(huì)提供一種既快捷又方便的聚焦方法,它也被稱(chēng)為調(diào)焦驗(yàn)證方法,以驗(yàn)證照相機(jī)凋焦工作是否準(zhǔn)確。
調(diào)焦驗(yàn)證裝置一般位于照柏機(jī)取景器內(nèi),可以使照相機(jī)瞄準(zhǔn)被攝體,而且能夠讓被攝體準(zhǔn)確聚焦在膠片上。不同照相機(jī)的調(diào)焦驗(yàn)證裝置是不一樣的,常見(jiàn)的調(diào)焦驗(yàn)證方式主要有:磨砂玻璃式;裂像式。
(一)磨砂玻璃式
鏡頭成像在磨砂玻璃上,根據(jù)磨砂玻璃屏上的影像清晰與否來(lái)判斷調(diào)焦是否準(zhǔn)確,這種凋焦方式也被稱(chēng)為對(duì)比法。當(dāng)景物輪廓呈現(xiàn)任磨砂玻璃屏上時(shí),影像輪廓邊緣越清晰,則它的亮度梯度就越大,或者說(shuō)景物邊緣處與它的背景之間的對(duì)比度就越人。反之,離焦的像,它的輪廓邊緣就模糊不清,亮度梯度或?qū)Ρ榷染拖陆怠,F(xiàn)在影樓中常用的大型照相機(jī)就使用這種方式。
(二)裂像式
裂像式是比較流行的調(diào)焦方式,在對(duì)焦板位置上放置裂像光楔或微棱鏡,當(dāng)焦點(diǎn)正好位于裂像光楔的交點(diǎn)上或微棱鏡的頂點(diǎn)上的時(shí)候,攝影師看到的只是一個(gè)清晰的像點(diǎn);當(dāng)焦點(diǎn)偏離上述位置時(shí),通過(guò)裂像光楔看到的是兩個(gè)分開(kāi)的像,而通過(guò)微棱鏡看到的則是許許多多分開(kāi)的像,這會(huì)造成影像模糊的感覺(jué)。用裂像光楔和微棱鏡對(duì)焦板對(duì)焦就是根據(jù)這個(gè)原理進(jìn)行的。
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因?yàn)閷?duì)焦平面與膠平面完全共軛,攝影師只需通過(guò)眼睛觀察相當(dāng)于膠片成像平面的對(duì)焦屏。只要對(duì)焦屏上的裂像重合和微棱區(qū)影像是清晰的,則膠平面上的像就是清晰的;反之,對(duì)焦屏上的像不清晰,則焦平面上的像也不清晰。對(duì)焦屏的形式很多,如磨砂玻璃狀、微圓錐面狀、微棱鏡狀、帶裂像光楔的、帶環(huán)帶透鏡的等。
自動(dòng)調(diào)焦
隨著照相機(jī)自動(dòng)化程度的不斷提高,具有自動(dòng)聚焦功能的照相機(jī)得到了廣泛應(yīng)用。它可以根據(jù)被攝體的距離,由電子集成電路指令鏡頭前后移動(dòng),使之達(dá)到準(zhǔn)確的調(diào)焦位置,從而實(shí)現(xiàn)自動(dòng)調(diào)焦。具有自動(dòng)調(diào)焦功能的鏡頭上一般會(huì)標(biāo)明AF。
自動(dòng)聚焦的測(cè)距方式主要有光電檢測(cè)自動(dòng)聚焦、紅外線自動(dòng)聚焦、超聲波自動(dòng)聚焦、眼控自動(dòng)聚焦等很多種,自動(dòng)對(duì)焦的方法主要有以下幾種:中央重點(diǎn)自動(dòng)對(duì)焦;區(qū)域自動(dòng)對(duì)焦;眼控五點(diǎn)對(duì)焦。
(一)中央重點(diǎn)自動(dòng)對(duì)焦
即以取景器中央點(diǎn)為對(duì)焦區(qū)域的對(duì)焦方法。自動(dòng)對(duì)焦感應(yīng)器在進(jìn)行動(dòng)體攝影時(shí)可發(fā)揮較大優(yōu)勢(shì)。使用重點(diǎn)區(qū)域?qū)垢袘?yīng)器時(shí),要保持主體任最中央的位置。
使用中央重點(diǎn)自動(dòng)對(duì)焦對(duì)于拍攝運(yùn)動(dòng)的物體具有很大的優(yōu)
(二)區(qū)域自動(dòng)對(duì)焦
取景器中央形成一個(gè)橢圓的對(duì)焦區(qū)域,有的可以占到取景器的20%以上,龐大的對(duì)焦區(qū)域有利于拍攝遠(yuǎn)離中心的被攝體。
例如佳能EOS3相機(jī)的45點(diǎn)區(qū)域?qū)瓜到y(tǒng)。在顯示屏幕上,45個(gè)對(duì)焦點(diǎn)密密地排布在一個(gè)8mm×15mm的橢圓型區(qū)域內(nèi),覆蓋了取景器面積的23%。被攝體可以豎直地或者對(duì)角線地在45點(diǎn)區(qū)域自動(dòng)對(duì)焦的橢圓內(nèi)運(yùn)動(dòng),對(duì)焦點(diǎn)可以跟蹤被攝體,保持對(duì)焦。
(三)眼控五點(diǎn)對(duì)焦
眼控對(duì)焦可以簡(jiǎn)單地理解為,當(dāng)攝影師觀看景物時(shí),眼睛會(huì)自動(dòng)注視著最關(guān)心的主體,只要在照相機(jī)取景器內(nèi)注視主體,鏡頭便會(huì)立刻自動(dòng)對(duì)焦。照相機(jī)內(nèi)的眼控自動(dòng)對(duì)焦系統(tǒng)在運(yùn)作過(guò)程中,先由取景器內(nèi)的紅外線發(fā)光二極管發(fā)出一束紅外線,經(jīng)眼球反射至感應(yīng)器,照相機(jī)檢測(cè)運(yùn)算系統(tǒng)分析反射回來(lái)的訊息,然后選擇適當(dāng)?shù)膶?duì)焦點(diǎn)。
佳能EOS5相機(jī)的眼球控制對(duì)焦系統(tǒng)運(yùn)用了五個(gè)對(duì)焦點(diǎn)操作,它們?cè)趯?duì)焦屏幕中心橫向排列。只要把視線注視其中一個(gè)點(diǎn),鏡頭便會(huì)自動(dòng)向位于該點(diǎn)的主體對(duì)焦。由于每個(gè)人的眼球大小、形狀不同,眼球控制對(duì)焦系統(tǒng)需要經(jīng)過(guò)簡(jiǎn)單的程序設(shè)定,可以存儲(chǔ)五位使用者的眼球資料。使用時(shí),不同使用者只需選取自己的眼球資料記憶,就可開(kāi)始操作 。
電子顯微鏡種類(lèi)
電子顯微鏡按結(jié)構(gòu)和用途可分為透射式電子顯微鏡、掃描式電子顯微鏡、反射式電子顯微鏡和發(fā)射式電子顯微鏡等。
透射式電子顯微鏡常用于觀察那些用普通顯微鏡所不能分辨的細(xì)微物質(zhì)結(jié)構(gòu);掃描式電子顯微鏡主要用于觀察固體表面的形貌,也能與X射線衍射儀或電子能譜儀相結(jié)合,構(gòu)成電子微探針,用于物質(zhì)成分分析;發(fā)射式電子顯微鏡用于自發(fā)射電子表面的研究。
因電子束穿透樣品后,再用電子透鏡成像放大而得名。它的光路與光學(xué)顯微鏡相仿,可以直接獲得一個(gè)樣本的投影。通過(guò)改變物鏡的透鏡系統(tǒng)人們可以直接放大物鏡的焦點(diǎn)的像。由此人們可以獲得電子衍射像。使用這個(gè)像可以分析樣本的晶體結(jié)構(gòu)。在這種電子顯微鏡中,圖像細(xì)節(jié)的對(duì)比度是由樣品的原子對(duì)電子束的散射形成的。由于電子需要穿過(guò)樣本,因此樣本必須非常薄。組成樣本的原子的原子量、加速電子的電壓和所希望獲得的分辨率決定樣本的厚度。樣本的厚度可以從數(shù)納米到數(shù)微米不等。原子量越高、電壓越低,樣本就必須越薄。樣品較薄或密度較低的部分,電子束散射較少,這樣就有較多的電子通過(guò)物鏡光欄,參與成像,在圖像中顯得較亮。反之,樣品中較厚或較密的部分,在圖像中則顯得較暗。如果樣品太厚或過(guò)密,則像的對(duì)比度就會(huì)惡化,甚至?xí)蛭针娮邮哪芰慷粨p傷或破壞。
透射電鏡的分辨率為0.1~0.2nm,放大倍數(shù)為幾萬(wàn)~幾十萬(wàn)倍。由于電子易散射或被物體吸收,故穿透力低,必須制備更薄的超薄切片(通常為50~100nm)。
透射式電子顯微鏡鏡筒的頂部是電子槍?zhuān)娮佑涉u絲熱陰極發(fā)射出、通過(guò)第一,第二兩個(gè)聚光鏡使電子束聚焦。電子束通過(guò)樣品后由物鏡成像于中間鏡上,再通過(guò)中間鏡和投影鏡逐級(jí)放大,成像于熒光屏或照相干版上。中間鏡主要通過(guò)對(duì)勵(lì)磁電流的調(diào)節(jié),放大倍數(shù)可從幾十倍連續(xù)地變化到幾十萬(wàn)倍;改變中間鏡的焦距,即可在同一樣品的微小部位上得到電子顯微像和電子衍射圖像。
掃描電子顯微鏡的電子束不穿過(guò)樣品,僅以電子束盡量聚焦在樣本的一小塊地方,然后一行一行地掃描樣本。入射的電子導(dǎo)致樣本表面被激發(fā)出次級(jí)電子。顯微鏡觀察的是這些每個(gè)點(diǎn)散射出來(lái)的電子,放在樣品旁的閃爍晶體接收這些次級(jí)電子,通過(guò)放大后調(diào)制顯像管的電子束強(qiáng)度,從而改變顯像管熒光屏上的亮度。圖像為立體形象,反映了標(biāo)本的表面結(jié)構(gòu)。顯像管的偏轉(zhuǎn)線圈與樣品表面上的電子束保持同步掃描,這樣顯像管的熒光屏就顯示出樣品表面的形貌圖像,這與工業(yè)電視機(jī)的工作原理相類(lèi)似。由于這樣的顯微鏡中電子不必透射樣本,因此其電子加速的電壓不必非常高。
掃描式電子顯微鏡的分辨率主要決定于樣品表面上電子束的直徑。放大倍數(shù)是顯像管上掃描幅度與樣品上掃描幅度之比,可從幾十倍連續(xù)地變化到幾十萬(wàn)倍。掃描式電子顯微鏡不需要很薄的樣品;圖像有很強(qiáng)的立體感;能利用電子束與物質(zhì)相互作用而產(chǎn)生的次級(jí)電子、吸收電子和X射線等信息分析物質(zhì)成分。
掃描電子顯微鏡的制造是依據(jù)電子與物質(zhì)的相互作用。當(dāng)一束高能的入射電子轟擊物質(zhì)表面時(shí),被激發(fā)的區(qū)域?qū)a(chǎn)生二次電子、俄歇電子、特征x射線和連續(xù)譜X射線、背散射電子、透射電子,以及在可見(jiàn)、紫外、紅外光區(qū)域產(chǎn)生的電磁輻射。同時(shí),也可產(chǎn)生電子-空穴對(duì)、晶格振動(dòng)(聲子)、電子振蕩(等離子體)。
1926年漢斯·布什研制了第一個(gè)磁力電子透鏡。
1931年厄恩斯特·盧斯卡和馬克斯·克諾爾研制了第一臺(tái)透視電子顯微鏡。展示這臺(tái)顯微鏡時(shí)使用的還不是透視的樣本,而是一個(gè)金屬格。1986年盧斯卡為此獲得諾貝爾物理獎(jiǎng)。
1934年鋨酸被提議用來(lái)加強(qiáng)圖像的對(duì)比度。
1937年第一臺(tái)掃描透射電子顯微鏡推出。一開(kāi)始研制電子顯微鏡最主要的目的是顯示在光學(xué)顯微鏡中無(wú)法分辨的病原體如病毒等。
1938年他在西門(mén)子公司研制了第一臺(tái)商業(yè)電子顯微鏡。
1949年可透射的金屬薄片出現(xiàn)后材料學(xué)對(duì)電子顯微鏡的興趣大增。
1960年代透射電子顯微鏡的加速電壓越來(lái)越高來(lái)透視越來(lái)越厚的物質(zhì)。這個(gè)時(shí)期電子顯微鏡達(dá)到了可以分辨原子的能力。
1980年代人們能夠使用掃描電子顯微鏡觀察濕樣本。
1990年代中電腦越來(lái)越多地用來(lái)分析電子顯微鏡的圖像,同時(shí)使用電腦也可以控制越來(lái)越復(fù)雜的透鏡系統(tǒng),同時(shí)電子顯微鏡的操作越來(lái)越簡(jiǎn)單。