搜搜做题作业网电子显微镜利用了X光技术吗?
来源：学生作业帮 编辑：搜搜做题作业网作业帮 分类：物理作业 时间：2024/04/29 11:31:33
电子显微镜利用了X光技术吗?
RT.
RT.
电子显微镜技术其实也是利用了光的衍射干涉技术,原理上接近于X光的成像技术.
1、历史及相同点
最早,人们发现要获得极小物体的成像,光的波长与物体尺寸接近的时候,会发生很严重的衍射情况,小于光波波长的物体因为衍射而不能成像.
为了获得更高更好的分辨率成较清晰的相,在探测小物体如细胞或较大的生物分子时,必须采用更小波长的光来作探测,这时候,普通光源失去了效力,人们把希望寄托在X光上面,但是普通X光的波长在0.1到10纳米之间,在尺度更低的原子级成像上面肯定不能满足要求.
人们通过对真空中电子束的研究,发现通过高压加速电子,可以获得高能量的电子束,根据德布罗易的物质波理论,这种高能电子束应具有很小的波长,当加速电压为50～100千伏时,电子束波长约为0.0053～0.0037纳米,比最小的波长的X光小了近100倍,采用这样的波束作显微术,显然可以获得更小尺寸的更高的分辨率.
2、不同点与区别
虽然光学显微和电子显微原理类似,但是他们在技术上却远远不同.
首先,X光可以在任何环境下存在,而电子束只能在超高真空下存在,因此这也限制了电子束显微的应用范围,对生物样品或者液体及其它真空中不易存在物质物态的研究仍然只能采用X光法研究.
其次,电子毕竟是粒子,不同于光,其成像的具体光学元件及电子系统也不可能一样.如光学显微通常采用光学固体透镜,而电子显微只能采用磁聚焦的磁力透镜.这些都是很大的不同.
3、实际应用范围
X光技术：
在X光成像技术上,通常其极限分辨在几百纳米到微米,常见应用很多都在医学及生物研究上,而对无机物及更小的结构通常只能利用其波长接近的衍射特性,而不用于成像.但是随着近年来高能加速器的推广,获得了越来越硬的X射线（波长更短）,X射线成像技术也正在向更小更清晰的方向发展.
电子显微镜：
主要应用于各种小尺寸材料的研究,常规的扫描显微镜（SEM)对微小物质的显微大大促进了纳米材料科学的发展；高分辨透射显微镜（HR-TEM)对晶格成像具有极好的分辨本领,大大增强了对晶体结构的研究,在无机材料研究上具有极好的应用价值.但由于其超高真空的限制,适用范围大打折扣,近年来正在被限制更小的扫描隧道显微镜（STM）及原子力显微镜（AFM)所代替.
需要补充的是：
1、X光成像是光学成像,是一次成像；电子显微镜是通过收集材料表面反射散射或透射的粒子的成像,属于二次成像.
2、X光是光,不是粒子,不存在二楼所说粒子轰击物体的情况.
3、X光显微也具有极为重要的应用地位,在生物学上有很重要的应用背景；所谓的X射线衍射更关注物体的晶型和元素分布,只是X光衍射及X光电发射的应用之一,并不与X光更倾向于什么相关,只是应用方法手段目的不同而已.电子显微术里面也有附带的元素分析,只是与X光技术相比并不占优势,详请参考爱因斯坦的光电发射理论；而且电子束本身的性质决定了他先天就具有研究晶格衍射的能力,对晶格晶型的判定是天生就有的,烦请参考透射显微镜（TEM)原理.
回二楼的不太认同的点：
1、X光成像不是X射线衍射（XRD)结构分析
X光成像不需要所测试结构是否是晶体,成像不是晶体结构分析,并不需要生物体成长出生物大分子晶体.成像只是微结构的显微术,并不一定要求它变成晶体衍射仪.
X光成像技术包括普通的医学透视造影术,也包括X光显微术,X光显微术不仅仅包括传统的光学成像,同时也利用了X光的元素分析本领,增加了元素分布成像,同时针对有序的生物大分子晶体,也可以作相关的结构分析,这一点与XRD类似.
还有,XRD技术也有所谓的二维成像技术,请区分它与X显微术的不同.
2、碳化：
事实上,不光高能电子能够讲生物体碳化,高能的X光一样具有破坏生物分子的能力.但是它在某一段范围内还是可以做活体造影的,因为电子无法穿过水,而X光可以有效的穿越水的阻挡,也就是所谓的“水窗”波段.利用该波段的X光,可以有效的研究活体状态下的生物样品.
1、历史及相同点
最早,人们发现要获得极小物体的成像,光的波长与物体尺寸接近的时候,会发生很严重的衍射情况,小于光波波长的物体因为衍射而不能成像.
为了获得更高更好的分辨率成较清晰的相,在探测小物体如细胞或较大的生物分子时,必须采用更小波长的光来作探测,这时候,普通光源失去了效力,人们把希望寄托在X光上面,但是普通X光的波长在0.1到10纳米之间,在尺度更低的原子级成像上面肯定不能满足要求.
人们通过对真空中电子束的研究,发现通过高压加速电子,可以获得高能量的电子束,根据德布罗易的物质波理论,这种高能电子束应具有很小的波长,当加速电压为50～100千伏时,电子束波长约为0.0053～0.0037纳米,比最小的波长的X光小了近100倍,采用这样的波束作显微术,显然可以获得更小尺寸的更高的分辨率.
2、不同点与区别
虽然光学显微和电子显微原理类似,但是他们在技术上却远远不同.
首先,X光可以在任何环境下存在,而电子束只能在超高真空下存在,因此这也限制了电子束显微的应用范围,对生物样品或者液体及其它真空中不易存在物质物态的研究仍然只能采用X光法研究.
其次,电子毕竟是粒子,不同于光,其成像的具体光学元件及电子系统也不可能一样.如光学显微通常采用光学固体透镜,而电子显微只能采用磁聚焦的磁力透镜.这些都是很大的不同.
3、实际应用范围
X光技术：
在X光成像技术上,通常其极限分辨在几百纳米到微米,常见应用很多都在医学及生物研究上,而对无机物及更小的结构通常只能利用其波长接近的衍射特性,而不用于成像.但是随着近年来高能加速器的推广,获得了越来越硬的X射线（波长更短）,X射线成像技术也正在向更小更清晰的方向发展.
电子显微镜：
主要应用于各种小尺寸材料的研究,常规的扫描显微镜（SEM)对微小物质的显微大大促进了纳米材料科学的发展；高分辨透射显微镜（HR-TEM)对晶格成像具有极好的分辨本领,大大增强了对晶体结构的研究,在无机材料研究上具有极好的应用价值.但由于其超高真空的限制,适用范围大打折扣,近年来正在被限制更小的扫描隧道显微镜（STM）及原子力显微镜（AFM)所代替.
需要补充的是：
1、X光成像是光学成像,是一次成像；电子显微镜是通过收集材料表面反射散射或透射的粒子的成像,属于二次成像.
2、X光是光,不是粒子,不存在二楼所说粒子轰击物体的情况.
3、X光显微也具有极为重要的应用地位,在生物学上有很重要的应用背景；所谓的X射线衍射更关注物体的晶型和元素分布,只是X光衍射及X光电发射的应用之一,并不与X光更倾向于什么相关,只是应用方法手段目的不同而已.电子显微术里面也有附带的元素分析,只是与X光技术相比并不占优势,详请参考爱因斯坦的光电发射理论；而且电子束本身的性质决定了他先天就具有研究晶格衍射的能力,对晶格晶型的判定是天生就有的,烦请参考透射显微镜（TEM)原理.
回二楼的不太认同的点：
1、X光成像不是X射线衍射（XRD)结构分析
X光成像不需要所测试结构是否是晶体,成像不是晶体结构分析,并不需要生物体成长出生物大分子晶体.成像只是微结构的显微术,并不一定要求它变成晶体衍射仪.
X光成像技术包括普通的医学透视造影术,也包括X光显微术,X光显微术不仅仅包括传统的光学成像,同时也利用了X光的元素分析本领,增加了元素分布成像,同时针对有序的生物大分子晶体,也可以作相关的结构分析,这一点与XRD类似.
还有,XRD技术也有所谓的二维成像技术,请区分它与X显微术的不同.
2、碳化：
事实上,不光高能电子能够讲生物体碳化,高能的X光一样具有破坏生物分子的能力.但是它在某一段范围内还是可以做活体造影的,因为电子无法穿过水,而X光可以有效的穿越水的阻挡,也就是所谓的“水窗”波段.利用该波段的X光,可以有效的研究活体状态下的生物样品.