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冷冻扫描电镜制样方法及其在含水样品中的应用
莫家媚;张少鸿;卢思;付娟;陈晓丽;苏秋成
【期刊名称】《电子显微学报》
【年(卷),期】2024(43)2
【摘要】常规扫描电镜要求所观察的样品必须干燥、无水,而一些含水样品在干燥过程中会发生结构变化,无法真实反映样品的结构信息。
冷冻扫描电镜无需对样品进行干燥处理,可以直接分析含水样品表面、界面和内部结构,是研究高度含水样品的强有力工具。
样品的制样方法在冷冻扫描电镜技术中占有重要地位,它直接关系到样品真实形貌特征的反映和对超微结构的正确解读。
本文综述了冷冻扫描电镜的制样方法,并阐述冷冻扫描电镜技术在天然气水合物、微生物、乳液、水凝胶、动植物等含水样品中的应用。
【总页数】9页(P231-239)
【作者】莫家媚;张少鸿;卢思;付娟;陈晓丽;苏秋成
【作者单位】中国科学院广州能源研究所广东省新能源和可再生能源研究开发与应用重点实验室
【正文语种】中文
【中图分类】R944.5;R94;R98;Q336
【相关文献】
1.生物样品的扫描电镜制样干燥方法
2.泥页岩样品自然断面与氩离子抛光扫描电镜r制样方法的比较与应用
3.一种新型冷冻样品台的构建及其在植物样品扫描电镜观
测中的应用4.高压冷冻及冷冻替代样品制备方法在体扫描电镜中的应用5.扫描电镜中半导体制冷冷台使用条件优化及在高含水量样品中的应用
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物质结构的表征与分析方法引言物质结构的表征与分析方法是研究物质性质和特性的重要手段之一。
随着科技的不断进步，人们对物质的研究也越来越深入。
本文将介绍一些常用的物质结构表征与分析方法，包括X射线衍射、核磁共振、光散射和扫描电镜等。
一、X射线衍射X射线衍射是一种通过物质对X射线的衍射现象来确定其结构的方法。
它利用X射线与物质的原子或晶体发生散射，并通过观察散射光的强度和角度，可以推断出物质的晶格结构、晶格常数、晶体定向和结晶度等信息。
X射线衍射在材料科学、地质学、生物化学等领域的研究中具有广泛的应用，尤其对于研究晶体结构以及物质的相变性质具有重要意义。
二、核磁共振核磁共振是一种通过核自旋与外加磁场相互作用来获得物质结构信息的方法。
它基于原子核的自旋转动和由外加磁场引起的共振现象，通过测量核自旋在磁场中的共振频率和强度，可以得到物质的分子结构、核间距离和化学键的性质。
核磁共振广泛应用于有机化学、生物学以及医学等领域，为科学家们研究物质的结构和性质提供了重要的实验手段。
三、光散射光散射是一种通过物质对入射光进行散射并观察散射光的特性来研究物质结构的方法。
它利用光与物质相互作用的特性，通过测量散射光的强度、角度和频率等参数，可以推断出物质的粒径、形貌、分子运动以及界面性质等信息。
光散射广泛应用于材料科学、生物学、大气科学等领域的研究中，为研究物质的微观结构和宏观性质提供了重要的手段。
四、扫描电镜扫描电镜是一种通过电子束与物质相互作用而产生的信号来观察和研究物质表面形貌和结构的方法。
它利用电子束对物质的激发和反射，通过测量扫描电镜所产生的电子信号的强度和能量分布，可以获得物质的表面形貌、晶体结构和成分等信息。
扫描电镜广泛应用于材料科学、地质学、生物学等领域的研究中，为科学家们观察和分析微观结构提供了重要的工具。
结论物质结构的表征与分析方法是研究物质性质和特性的重要手段之一。
本文介绍了一些常用的表征与分析方法，包括X射线衍射、核磁共振、光散射和扫描电镜等。
废水中原生动物及菌胶团的观察标题：废水中原生动物及菌胶团的观察废水处理是一项重要的环境保护工作，而对废水中的微生物进行观察是了解废水处理效果的重要手段之一。
本文将以废水中原生动物及菌胶团的观察为主题，介绍观察方法、相关观察结果以及对废水处理的意义。
一、废水中原生动物观察方法原生动物是废水中常见的微生物群体，观察原生动物可以通过显微镜下的直接观察来完成。
观察方法如下：1. 取一定量的废水样品，并将其放入显微镜载玻片中。
2. 在载玻片上加入一滴甲苯或丙酮，以使废水样品中的微生物迅速死亡并固定在载玻片上。
3. 将载玻片放入显微镜下，使用适当倍数的镜头观察。
4. 通过观察原生动物的形态、大小、数量等特征，进行分类和计数。
二、废水中原生动物观察结果废水中的原生动物种类繁多，常见的有鞭毛虫、纤毛虫、阿米巴等。
观察结果可以根据不同种类的原生动物进行描述和分析。
1. 鞭毛虫：鞭毛虫是废水中常见的原生动物之一，它们具有鞭毛，通过鞭毛的摆动进行运动。
观察废水样品后发现，鞭毛虫的数量较多，其形态多样，有的较大，有的较小，有的呈椭圆形，有的呈长条状。
鞭毛虫数量的增多可能与废水中富含有机物质有关。
2. 纤毛虫：纤毛虫也是废水中常见的原生动物，它们具有纤毛，通过纤毛的摆动进行运动。
观察废水样品后发现，纤毛虫的数量相对较少，其形态呈椭圆形或长条状，大小较一致。
纤毛虫的数量较少可能与废水中的环境条件有关。
3. 阿米巴：阿米巴是一类常见的原生动物，它们通过伪足进行运动和摄食。
观察废水样品后发现，阿米巴的数量较少，其形态呈不规则的、变形的形状。
阿米巴数量的减少可能与废水处理过程中对微生物的杀灭作用有关。
三、菌胶团的观察方法菌胶团是废水中常见的微生物群体，观察菌胶团可以通过显微镜下的直接观察或染色观察来完成。
观察方法如下：1. 取一定量的废水样品，并将其放入显微镜载玻片中。
2. 在载玻片上加入菌胶团染色剂，如甲基蓝或伊红等，以使菌胶团在显微镜下易于观察。
材料检测表征方法之扫描电镜自从1965年第一台商品扫描电镜问世以来，经过40多年的不断改进，扫描电镜的分辨率从第一台的25nm提高到现在的0.01nm，而且大多数扫描电镜都能与X射线波谱仪、X射线能谱仪等组合，成为一种对表面微观世界能够经行全面分析的多功能电子显微仪器。
在材料领域中，扫描电镜技术发挥着极其重要的作用，被广泛应用于各种材料的形态结构、界面状况、损伤机制及材料性能预测等方面的研究。
利用扫描电镜可以直接研究晶体缺陷及其产生过程，可以观察金属材料内部原子的集结方式和它们的真实边界，也可以观察在不同条件下边界移动的方式，还可以检查晶体在表面机械加工中引起的损伤和辐射损伤等。
1、扫描电镜的结构及主要性能扫描电镜可粗略分为镜体和电源电路系统两部分。
镜体部分由电子光学系统、信号收集和显示系统以及真空抽气系统组成。
1.1 电子光学系统由电子枪，电磁透镜，扫描线圈和样品室等部件组成。
其作用是用来获得扫描电子束，作为信号的激发源。
为了获得较高的信号强度和图像分辨率，扫描电子束应具有较高的亮度和尽可能小的束斑直径。
1.2 信号收集及显示系统检测样品在入射电子作用下产生的物理信号，然后经视频放大作为显像系统的调制信号。
现在普遍使用的是电子检测器，它由闪烁体，光导管和光电倍增器所组成。
1.3 真空系统真空系统的作用是为保证电子光学系统正常工作，防止样品污染，一般情况下要求保持10-4~10-5Torr的真空度。
1.4 电源系统电源系统由稳压，稳流及相应的安全保护电路所组成，其作用是提供扫描电镜各部分所需的电源。
2、扫描电镜工作原理扫描电镜由电子枪发射出来的电子束，在加速电压的作用下，经过磁透镜系统汇聚，形成直径为5nm，经过二至三个电磁透镜所组成的电子光学系统，电子束会聚成一个细的电子束聚焦在样品表面。
在末级透镜上边装有扫描线圈，在它的作用下使电子束在样品表面扫描。
由于高能电子束与样品物质的交互作用，结果产生了各种信息：二次电子、背反射电子、吸收电子、X射线、俄歇电子、阴极发光和透射电子等。
材料表征中的扫描电镜和X射线衍射分析随着材料科学的不断发展和应用领域的不断拓展，对材料结构和性质的研究也日趋深入。
而材料表征技术作为材料科学的一项重要支撑，一直占据着很重要的地位。
在各种材料表征技术中，扫描电镜和X射线衍射分析都是常用的手段之一，下面我将对这两种技术进行详细介绍。
一、扫描电镜扫描电镜即SEM，是通过电子束照射样品，利用与样品表面反射、透射和散射出来的电子产生的像来研究样品表面结构、电子束与样品的作用以及样品的成分等信息的一种表征手段。
经过适当的处理和放大后，样品表面的各种细节和微观形貌可以在图像上清晰地显示出来。
相比于光学显微镜，SEM具有更高的空间分辨率和更好的深层探测能力。
而在材料科学中，由于我们需要研究材料的表面形貌和微观结构，SEM成为了必不可少的技术手段之一。
在分析样品时，我们需要选择合适的加速电压，合理地进行样品制备和处理等步骤。
同时，SEM还可以与其他分析技术进行联用，如EDS（能量散射谱仪）等，进一步提升了SEM的应用范围和分析能力。
二、X射线衍射分析X射线衍射分析即XRD，是一种通过照射样品后分析其晶体结构和晶体学信息的技术手段。
原理是将X射线照射到样品上，样品的晶体结构会让X射线产生衍射，这些衍射可以被接收器捕捉到并记录下来，通过对衍射信号的处理，我们可以得到样品的晶体结构信息。
在材料科学中，XRD可以研究材料的晶格结构，晶体大小、方向、取向和应变等信息。
同时，通过对样品的XRD图谱进行分析，我们还可以确定样品的相组成，从而了解样品的化学成分，这也是XRD在材料表征中的一大优势。
在进行XRD分析时，我们需要选择合适的X射线波长、样品制备和处理方法等步骤。
同时，对于异构晶体或纳米晶体等情况，我们还可能需要进行择优取向或全息拍摄等特殊处理方式。
综上所述，SEM和XRD在材料表征中都是非常重要的技术手段，可以为我们研究材料的微观结构和成分提供很大的帮助。
当然，在实际应用中，我们还需要结合实验需求和技术特点来选用合适的表征手段，以达到最佳的分析效果。
场发射扫描电镜及能谱仪的使用实验报告(一)场发射扫描电镜及能谱仪使用实验报告实验目的1.了解场发射扫描电镜及能谱仪的基本原理和使用方法；2.熟悉场发射扫描电镜及能谱仪的操作流程；3.掌握利用场发射扫描电镜及能谱仪对样品进行表征的技能。
实验器材1.场发射扫描电镜及能谱仪；2.样品；3.电脑。
实验步骤一、准备工作1.打开电脑，登录操作系统；2.打开场发射扫描电镜及能谱仪的相关软件；3.将样品放置在台面上，并对其进行定位和调整。
二、场发射扫描电镜成像1.点击场发射扫描电镜软件界面上的“成像”按钮；2.调整样品位置和姿态，确保取得清晰的图像；3.根据需要进行调整，如放大、缩小、改变灰度等。
三、能谱仪分析1.点击能谱仪软件界面上的“能谱分析”按钮；2.设置分析参数，如电子束的加速电压、电子束的工作距离、收集角度等；3.等待采集数据，得到样品的能谱图；4.根据能谱图进行分析和判断，如分析样品的成分元素和结构等。
四、关闭仪器1.关闭软件界面；2.关闭仪器的主电源；3.给样品台面等部件进行清洁。
实验结果通过场发射扫描电镜及能谱仪的使用，我们成功得到了样品的形态、结构特征以及成分等信息。
实验结果表明，场发射扫描电镜及能谱仪是非常重要的材料表征手段，对于材料的表征、研究和开发具有非常重要的作用和意义。
实验总结1.场发射扫描电镜及能谱仪的操作流程相对简单，但在实验操作时需要非常注意；2.实验中需要格外注意操作的安全性和环境的卫生；3.实验结果的可靠性需要通过多次实验进行验证；4.实验工作需要团队合作，大家需要相互配合协作，以确保取得预期的实验结果。
实验注意事项1.实验者需要对仪器有一定的了解，以免操作不当造成设备损坏或人身伤害；2.实验时需要保持实验场地的卫生，避免样品受到污染；3.实验数量不能过多，要保证每次实验充分利用设备和样品；4.实验时需认真遵守实验室安全操作规程，不得离开实验室；5.实验结束后，需仔细清洁实验场地和仪器。
扫描电子显微镜下生物细胞的形态学观察生物细胞是构成生命体的基本单位，其复杂的形态结构为生物体内的功能和代谢提供了重要的保障。
而扫描电子显微镜(SEM)作为一种高分辨率的显微镜观察细胞的形态学则成为了生物学研究中重要的工具之一。
SEM观察原理SEM与普通的光学显微镜不同，它并不是使用光子对样品进行观察，而是通过射出电子束来扫描样品表面，获得样品表面上电子反射的图像。
由于电子波长很小(比光子波长短),因此SEM的分辨率可以达到亚微米甚至纳米级别。
同时，SEM还拥有大深度和大广角观察的能力，具有清晰展示细胞形态特征和细微结构的优势。
SEM在生物细胞形态学研究中的应用通过SEM观察生物细胞，可以获得其表面形态，进一步了解其特定的形态构型和微观结构。
例如，使用SEM观察肠系膜淋巴结的生物细胞表面形态，可以看到其细胞核呈圆形分布，周围有不规则的小突起，这些突起对于肠系膜淋巴结的生理功能有重要作用。
同时，在生物组织的微结构研究中，SEM还可以被用来观察细胞组织的表面形态和细微结构，包括细胞膜、微绒毛、微孔等等，从而深入了解细胞功能和组织器官的互动关系。
例如，SEM可以清晰展示红血球的表面凸起和凹陷，以及白细胞的表面形态和微细结构等等。
SEM在生物医学研究中的应用SEM不仅在基础生物学研究中应用广泛，在生物医学及临床应用领域，也具有重要作用。
SEM可以被用来观察细胞病理学变化，例如细胞形态学的特定变化、细胞膜的损伤及钝化、内质网肿胀等等。
同时，即使在不同疾病的病理学变化中，细胞形态依然存在特定的变化，如癌细胞的细胞形态改变等等。
此外，SEM还能够帮助了解病原体结构和生理特性，例如SEM 可以帮助观察细菌、病毒和真菌的表面结构从而深入了解其生理特征和生命周期。
因此，在疾病诊断、病灶定位、临床治疗等领域中，SEM也具有广泛的应用前景。
结语扫描电子显微镜是一种重要的观察生物细胞形态学的工具。
其分辨率高、清晰度好、广角大等特点在生物学研究及临床应用中发挥重要作用。
扫描电镜和环境扫描电镜在地学领域的应用综述微区信息是现代物质信息研究的重要组成部分。
利用扫描电镜捕捉物质微区信息具有分辨高、放大倍数大、景深大、立体感强、样品制备简单的优点, 因而广泛应用于不同领域的研究。
本文综述扫描电镜( SEM) 和环境扫描电镜( ESEM) 在矿物、岩石学、石油地质、工程地质、天文地质、古微生物学等不同地球科学领域的研究状况。
结果表明扫描电镜( SEM) 和环境扫描电镜( ESEM) 在地学微区信息提取方面有不可代替的优势。
材料的宏观性质都是由它的微观结构决定, 掌握这些微观信息对材料科学工作者来说是十分必要的, 对于地球科学工作者来说也不例外。
在现代测试技术中, 常用的成分、结构测试方法有扫描电镜、原子力显微镜、扫描隧道显微镜、透射电镜等。
而扫描电镜具有分辨高、放大倍数大、景深大、立体感强、样品制备简单的优点, 广泛应用于地球科学领域的各个方面。
但用扫描电镜进行测试时, 需要将样品进行干燥处理, 然后再在上面喷碳(金)。
这种处理方法使它的适用范围受到限制, 一些含水或油的样品不能进行测试, 而且这种方法有可能造成测试结果不准确。
为了克服这些缺点, 环境扫描电镜应运而生。
环境扫描电镜的原理基本上和扫描电镜是一样的, 它们的差别主要在样品室, 环境扫描电镜的样品室是低真空的因此, 环境扫描电镜除了可以按常规的方法观察材料的形貌和结构外, 还适用于观察含水、油的样品及非导电样品。
环境扫描电镜的显著特点是: 可在气相或液相存在的环境中观察样品, 避免干燥和真空损伤, 并可连续观察材料反应的动力学过程。
1 扫描电镜的基本原理扫描电镜的电子枪发射出电子束, 电子在电场的作用下加速, 经过两三个电磁透镜扫描电镜和环境扫描电镜在地学领域的应用综述的作用后在样品表面聚焦成极细的电子束。
该细小的电子束在末透镜的上方的双偏转线圈作用下在样品表面进行扫描, 被加速的电子与样品相互作用, 激发出各种信号, 如二次电子, 背散射电子, 吸收电子、X射线、俄歇电子、阴极发光等。
sem扫描电镜,怎样分析材料结构篇一：扫描电镜材料分析作用扫描电子显微镜在材料分析中的应用摘要:介绍了扫描电子显微镜的工作原理、结构特点及其发展,阐述了扫描电子显微镜在材料科学领域中的应用。
关键词:扫描电子；微镜；材料；应用;SEm’sapplicationinmaterialscienceabstract:Theprinciple,structureanddevelopmentoftheScanningElectronmic roscope(SEm)areintroducedinthisthesis.TheapplicationofSEminthefieldof materialscienceisdiscussed.Keywords:ScanningElectronmicroscope(SEm);material;application；前言：二十世纪60年代以来,出现了扫描电子显微镜(SEm)技术,这样使人类观察微小物质的能力发生质的飞跃。
依靠扫描电子显微镜的高分辨率、良好的景深和简易的操作方法,扫描电子显微镜(SEm)迅速成为一种不可缺少的工具,并且广泛应用于科学研究和工程实践中。
近年来,随着现代科学技术的不断发展,相继开发了环境扫描电子显微镜(ESEm)、扫描隧道显微镜(SEm)、原子力显微镜(aFm)等其它一些新的电子显微技术。
这些技术的出现,显示了电子显微技术近年)子枪);(3)提高真空度和检测系统的接收效率;(4)尽可能减小外界振动干扰。
目前,采用钨灯丝电子枪扫描电镜的分辨率最高可以达到 3.0nm;采用场发射电子枪扫描电镜的分辨率可达1nm。
到20世纪90年代中期,各厂家又相继采用计算机技术,实现了计算机控制和信息处理。
2.1场发射扫描电镜采用场发射电子枪代替普通钨灯丝电子枪,这项技术从1968年就已开始应用,这项技术大大提高了二次电子像分辨率。
近几年来,各厂家采用多级真空系统(机械泵+分子泵+离子泵),提高了真空度,真空度可达10～7Pa;同时,采用磁悬浮技术,噪音振动大为降低，灯丝寿命也有增加。
