《电子显微神兵利器——各种型号的透射电子显微镜》

1、电子显微神兵利器各种型号的透射电子显微镜来源：中科院硅酸盐所透射电子显微镜（Transmission Electron Microscopy,TEM）是通过穿透样品的电子束进行成像的放大设备。电子束穿过样品以后，带有样品之中关于微结构及组成等方面的信息，将这些信息进行方法和处理，便可得到所需要的显微照片及多种图谱。现在商业透射电镜最高的分辨率已经达到了0.8 ，透射电镜作为一种极为重要的电子显微设备，在包括材料、生物、化学、物理等诸多领域发挥着不可替代的重要作用。下面简单介绍一些不同品牌和型号的透射电镜。世界上能生产透射电镜的厂家不多，主要是欧美日的大型电子公司，德国的蔡司（Zeiss），美国的FEI（电镜部门的前身是飞利浦的电子光学公司），日本的日本电子（JEOL）、日立（Hitachi）。蔡司公司是德国老牌光学仪器公司，光学仪器，如光学显微镜、照相机、以及军事用途的光学瞄准器都是世界一流水平，二战时德国强大的坦克部队都是用的蔡司的瞄准系统，精确度相当的高！虽然蔡司涉足电子光学领域要晚于西门子和飞利浦（西门子和飞利浦分别于1939和1949年造出自己的第一台商业化透射电镜），但其强大

2、的研发和生产能力使其很快在电子光学仪器领域占得了一席之地，下面介绍几款蔡司的产品。Libra 120 (Libra是“天秤座”，蔡司的电镜型号无论透射扫描都是以星座的名字命名的)技术参数：LIBRA 120点分辨率：0.34nm能量分辨率：1.5eV加速电压：（20）40-120kv放大倍率：8-630，000x电子枪：LaB6或W照明系统：Koehler（库勒）（平行束照明系统）真空系统：完全无油系统操作界面：基于Windows XP WinTEM此款电镜分辨率较低，加速电压最高仅120KV，比主流的200KV低了不少，看似性能一般。Libra200技术参数： LIBRA 200 FE点分辨率：0.24nm能量分辨率：0.7eV加速电压：200kv放大倍率：8-1，000，000x电子枪：热场发射电子枪照明系统：Koehler（库勒）（平行束照明系统）真空系统：完全无油系统操作界面：基于Windows XP WinTEM此款电镜带能量过滤器，可以使用能量损失谱对样品的微区进行元素分析。CENTRA 100技术参数：点分辨率：0.4nm晶格分辨率：0.34nm加速电压：25-100kv

3、放大倍率：低倍50x - 1,000x；高倍1,500x - 600,000x. 其它参数不详此款电镜虽然性能差强人意，但其明显的特色是小巧玲珑，如此小巧的透射电镜非常少见，其价位也比其他高档次产品便宜很多，用于材料，特别是纳米材料的微结构表征虽然性能较为不足，但表征需要分辨率较低的生物样品完全可以胜任。FEI是美国著名的电镜厂家，总部位于俄勒冈周Hillsboro，当今世界最高分辨商业透射电镜的生产者，其透射电镜部门的前身是飞利浦的电子光学公司，一直是电子光学领域的巨头。近期在该公司的主页上有一则新闻，如下图所示：奥巴马到该公司去参观，亲自操作体验使用达到原子分辨级别的透射电镜观察样品，奥巴马操作的是该公司的Titan系列中的一款电镜，Titan系列均带有球差校正仪（Cs-corrector），可以达到亚埃级（sub-angstrom）的分辨水平，价格昂贵，一般在400W美元，中国大陆已有大连化物所、西交、浙大和沈阳金属所购买此电镜，但均还未安装。如果硅酸盐所能拥有一台这样的电镜，那么我们离发表Nature和Science就不远了。因为近年来国外的很多科学家都是依靠这种功能强大的电镜

4、获得了重要科研成果，发表了高水平的论文。下面介绍两种该公司的产品。Tecnai G2 20技术参数：1.LaB6灯丝或钨灯丝 2.点分辨率 U-TWIN 0.19nm；S-TWIN 0.24nm；TWIN 0.27nm3.加速电压 20-200kV,连续可调 4.放大倍数 25x - 1100kx 5.样品最大倾角: S-TWIN +/- 40 ;TWIN +/- 706.计算机控制的全数字化电镜,基于Windows XP的用户界面不同配置参数有所不同，图上为华中科技大学测试中心的电镜。Tecnai系列是多年以来FEI透射的主打型号，质量性能都相当过硬，我们所本学期将来一台Tecnai系列的新电镜，带有能量过滤器，将侧重于元素分析。Titan G2 60-300Titan系列的最新型号，功能十分强大，是当今最好的商业化透射电镜，实乃显微分析的神兵利器。所配的球差校正仪可以让电镜达到0.8 的超高分辨率，可以达到原子分辨水平。日立公司于上世纪50年代开始从事透射电镜的研发，现在已是电镜巨头之一。中国的电镜很多是日立公司的，比如武汉理工大学的老透射电镜，主要是因为日本产品在价格上相比欧美产

5、品有较大优势。产品介绍如下：技术参数：晶格分辨率：0.204nm放大倍数：50x-600kx加速电压：40120KV最大倾斜角度：30/70日立电镜性能优良，占领了中国较大市场份额。日本电子公司也是与二战后开始的透射电镜研发，其强大的研发能力使其生产出了一系列的优秀产品，我们所的三台电镜都是日本电子的，武汉地区的四台透射当中，武汉大学和武汉理工的新电镜都是该公司的产品。下面欣赏一下他们的电镜。JEM 1.25 MeV HVEM此电镜最大的特点就是体积庞大，有三层楼高，其原因是巨大的电子枪可以提供超高电压的电子束，其1.25 MeV的加速电压比主流的200KV高出了一个数量级，使其在使用中具有特殊的优势。此款电镜其实只是一台样机，并未实现商业化量产。JEM-2100F技术参数：1.点分辨率：0.19nm 2.线分辨率：0.14nm 3.加速电压：80, 100, 120, 160, 200kV4.倾斜角：25 5.STEM分辨率：0.20nm此款电镜是日本电子2000年以来的主打型号，国内很多学校单位都是这种，比如我们所，武汉理工大，北航都是这款，上图就是我所的透射电镜。JEM-3100F技术参数： 点分辨率：0.17nm 线分辨率：0.1nm STEM ：0.14nm加速电压：300KV电子枪：肖特基式热场发射枪 亮度：7x108A/cm2sr以上 束流强度：0.5nA 以上/1nm 放大倍数：x60 - x1,500,000 能谱立体角：0.13sr这是日本电子的新型产品，和2100系列相比各方面的分辨率均有一定提高,加速电压大了不少。最后看看世界上第一台透射电镜。这是1932年，德国科学家Ruska制造的历史上第一台透射电镜，现藏于德国慕尼黑博物馆。最后发点感慨，中国用的透射电镜全部是进口的，本来50年代我们国家就开始了透射电镜的研发工作，和日本是同时起步的，但是因为文化大革命而中断，直到现在也只有个别科学家在国家的资助下进行小规模研究，而日本早已经成为了电镜生产大国。中国的发展进程并没有想象的那么简单，好像GDP增长了、科研论文数量上去了就值得沾沾自喜，想想一下，我们科研的仪器就像士兵的枪一样，连枪都是竞争对手制造的，我们在竞争中是否存在隐忧呢？

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