第三章 电子显微镜室的设计
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实验三电子显微镜技术的演示背景知识:普通光学显微镜通过提高和改善透镜的性能,使放大率达到1000~1500倍左右,但一直未超过2000倍。
这是由于普通光学显微镜的放大能力受光的波长的限制。
为了从更高的层次上研究物质的结构,必须另辟蹊径,创造出功能更强的显微镜。
20世纪20年代法国科学家德布罗意发现电子流也具有波动性,其波长与能量有确定关系,能量越大波长越短,比如电子学1000伏特的电场加速后其波长是0.388埃,用10万伏电场加速后波长只有0.0387埃,于是科学家们就想到是否可以用电子束来代替光波,这是电子显微镜即将诞生的一个先兆。
用电子束来制造显微镜,关键是找到能使电子束聚焦的透镜,光学透镜是无法会聚电子束的。
1926年,德国科学家蒲许提出了关于电子在磁场中运动的理论。
他指出:“具有轴对称性的磁场对电子束来说起着透镜的作用。
”这样,蒲许就从理论上解决了电子显微镜的透镜问题,因为电子束来说,磁场显示出透镜的作用,所以称为“磁透镜”。
1931年,德国柏林工科大学的Knoll和Ruska制作成功第一台电子显微镜──它是一台经过改进的阴极射线示波器,成功地得到了铜网的放大像──第一次由电子束形成的图像,加速电压为7万,最初放大率仅为17倍。
尽管分辨率还不如光学显微镜高,但它却证实了使用电子束和电子透镜可形成与光学像相同的电子像。
经过不断地改进,1933年Ruska和Bodo Von Borries又制成了第二台两级短焦距的电子显微镜,获得了金属箔和纤维的放大1万倍的电子图像。
虽然放大率得到提高,但分辨率当时还刚刚达到光学显微镜的水平。
1937年应西门子公司的邀请,Ruska建立了超显微镜学实验室。
1939年西门子公司制造出分辨本领达到30埃的世界上最早的实用电子显微镜,并投入批量生产。
随后,透射电镜的商业产品由美国无线电公司于1941年开始制作生产。
电子显微镜的出现使人类的洞察能力提高了好几百倍,不仅看到了病毒,而且看见了一些大分子,即使经过特殊制备的某些类型材料样品里的原子,也能够被看到。
电镜就是电子显微镜的简称,它已成为现代科学技术中不可缺少的重要工具。
电子显微镜由镜筒、真空装置和电源柜三部分组成。
人们可以通过它看到肉眼看不到的东西,对于微生物等研究有着非常好的作用,那电镜实验室装修和设计是有什么要求呢?下面为大家简单的介绍一下。
如有其它关于电镜实验室相关问题需要咨询,可以直接拨打屏幕上的电话与我们官方技术专家联系,当然您也可以留下联系方式,稍后我们会及时对您进行回访~实验室的装修原则是: 安全、科学、适用、美观。
整体实验室装修区别于普通的办公装修,要综合考虑功能布局的合理性及流程性。
有的维护结构还有保温、屏障、防静电等需求。
顶面:区别于一般办公区的装修,整体实验室的顶面装修需要根据房间的送回风气流组织形式、房间特性等选择材料。
墙面:普通的办公区只需要做到美观即可。
整体实验室的墙面根据房间的功能不同,有美观、保温和洁净度要求。
有的实验室对墙面的灰度还会有要求,例如:棉花的感官检测间要求墙面灰度为N8.5。
地面:普通办公区要求地面达到实用、美观。
但是整体实验室中有的地面要求保温、防滑、耐磨、耐酸碱腐蚀、易清洁、防静电,可采用复合地板、防滑陶瓷地砖、PVC地面、环氧树脂自流平或金刚实验室专用地面。
有的实验室地面还需根据是否有下回风考虑采用架空地板。
(1)电子显微镜室应按所用设备的允许振动速度和防磁要求,远离振动源及磁场干扰源布置,且宜布置在建筑物的底层。
(2)电子显微镜室由电镜间、过渡间、准备间、切片间、涂膜间及暗室组成。
过渡间面积不应小于6㎡,且应设更衣柜及换鞋柜。
(3)电镜间不宜设外窗。
(4)电镜间的室内净高应按设备高度及检修要求确定。
(5)电镜基座应采取隔振措施。
与电镜配套使用的有振动的辅助设备及室内空气调节设备等,应设隔振装置。
(6)电镜间、切片间及涂膜间的空气应过滤。
人员出入口须设更衣柜及换鞋柜。
南京博森科技有限公司坐落于六朝古都—南京,公司致力于智慧实验室、恒温恒湿、生物安全、空气洁净、医用手术室、净化厂房、智能化系统、实验室仪器设备、网络中心机房、气候模拟环境、焓差室、非标准环境及系统节能等领域的规划与建设,以高精度、高质量、高可靠性为标准,引领科技进步为目标,注重节能环保,是集整体规划、设计、安装及运行维护等全方位为一体的高科技企业。
电子显微学报Journal of Chinese Electron Microscopy Society第 40 卷 第 1 期2021年2月Vol. 40,No. 12021-02文章编号:1000-6281(2021)01-0078-12高端电子显微镜实验室环境设计与建设技术要点郭振玺',2**,张 斌3,豆瑞发4,茶丽梅5,陈永圣6,邵 博裴 霞韩玉刚6收稿日期:2020-10-15;修订日期:2020-12-26基金项目:北京大学仪器创新研制项目(No.6202000080/003);北京航空航天大学工程训练中心合作项目(No.8300300194);深圳军民融合装备技术研究院合作项目(No.8430102318).作者简介:郭振玺( 1986-),男(汉族),河北邯郸人,咼级工程师,博士. E-mail :guozhenxi@ *通讯作者:郭振玺( 1986-),男(汉族),河北邯郸人,高级工程师,博士. E-mail :guozhenxi@ 韩玉刚(1975-),男(汉族),河北张家口人,研究员.E-mail :yugangh@ (北京大学1.生命科学学院,2.冷冻电镜平台,北京100871; 3.重庆大学分析测试中心,重庆401331;4.北方工程设计研究院有限公司,河北石家庄050011 ;5.广东以色列理工学院材料系,广东汕头515063; 6.中国科学院生物物理研究所蛋白质科学研究平台,北京100101)摘要 电子显微镜(以下简称电镜)是具有超高分辨率的高精密电子光学仪器,广泛应用于科研、工业、医疗、食品安全和生命健康等众多领域,已成为现代物质形态与微结构的重要测试表征与科学研究仪器。
近年来,随着球差/色差校正技术、各类原位电镜技术等的快速发展与应用,原子尺度(静态与动态)微结构图像的获取已不再遥 不可及。
冷冻电镜的发展与普及,更是为生物大分子复合物、软物质等的研究带来了革新。
电子显微镜技术方周溪潘亮亮胡万里透射电子显微镜扫描电子显微镜电子显微镜室温州医学院生物学实验教学中心前言自从光学显微镜出现以后,人类打开了微观世界的大门,看到了很多用肉眼所看不到的微小物体,例如细胞、细菌等,使人眼睛的分辨力由0.2mm提高到0.2μm。
但是,光学显微镜由于光线波长的限制,它的分辨极限是0.2μm,有效放大倍数最高不超过2000倍,如果想要看到更小的物体,它就无能为力了。
从20世纪30年代开始,人们利用工业技术的发展,成功地研制了电子显微镜,它的出现,使人们能在超微结构或原子的尺度上观察研究物体的结构,人们的观察从宏观世界进入了超微结构或原子级的微观世界。
与许多伟大的发明一样,电子显微镜的发明,也经历了那个时代艰苦的历程。
在光学显微镜发明长达300年的时间里,由于光波波长的限制,直接限制了光学显微镜的分辨能力,始终难以突破1000倍的放大倍数。
寻找更短波长的光源成为了科学家们呕心沥血的漫长征程。
1924年,法国物理学家Broglie提出了“电子与光一样,具有波动性“的假说,他证明了任何一种粒子在快速运动时,必定都伴有电磁辐射,辐射的电磁波长与粒子的运动速度成反比,并计算出电磁波长为0.005nm。
1926年,德国科学家Busch发现了带电粒子在电场或磁场中偏转聚焦的现象,类似于光线通过透镜可被聚焦一样。
由此奠定了电子显微镜的理论基础。
1928—1931年间,德国年轻的大学生Ruska测量了磁透镜的聚焦特性,并开展了电子放大成像的研究,终于在1938年成功研制了世界上第一台真正的电子显微镜,放大倍数为1200倍,被誉为电子显微镜之父,并在1986年获得诺贝尔奖。
电子显微镜的发明被誉为20世纪最重要的发明之一。
1939年,德国Siemens公司生产了第一台作为商品用的透射电镜,分辨率为10nm 左右。
但其体积庞大,无法进一步推广。
20世纪50年代初到60年代末期,电镜发展很快,从性能到构造都得到很大的改进,特别是分辨本领得到大幅度提高,达到1nm左右,到80年代的分辨率已接近0.1nm,最新研制的超高压透射电镜的分辨率可达0.005nm。