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拍摄更优良的电子显微镜照片
透射电子显微镜(TEM)为样本分析提供极高分辨率的影像。挑战就是必须在不损任何信息的情况下,采集这些影像。可实现这一理想的关键元素就是电子 — 解决了电子显微摄影难以克服的困难。
透过有效地使用电子,就有可能最大化密度、强化对比度和减少噪音,从而最大化影像质量。
关键就在于使用更多的电子:换而言之,就是提升采样率。
提高曝光时间 减少倍率
调整曝光和显影 电子显微摄影噪音的成因
使用更多电子来强化影像质量最简易的方法就是提高曝光时间,正如图2所示。如此一来,显著的好处就是在密度和对比度的增加。除此之外,信噪比同时也可提升:在影像信号和曝光(所吸收的电子数量)一同直线上升的当儿,噪音结构也以曝光的平方根值迅速下降。当然,也可能通过显影的活动(如提高显影时间)来提高密度和对比度,但信号和噪音就将相对地提高,导致出现较为不利的信噪比(和通过提高曝光时间比较)。
图2:若样本和仪器状况许可,这将可提高曝光率、有助于提高负密度、强化影像对比度以及改善信噪比。
由于不稳定或其他考量,一些样本无法抵抗长时间的曝光。在这种情况下,减少仪器倍率将产生更良好的影像质量。若有需要,可采用小型放大镜或把照片放大的摄影手法重获倍率。
图3:减少仪器倍率和精细地补偿丢失(3C对3A)。效果可媲美以总倍率较低拍摄的显微镜照片(3B)。
降低倍率、同时允许其他所有的状况维持原状将可让更多的电子穿透胶片上乳剂的单一区域,而无须更改通过样本的电子数量。正如图3所示,形成的电子更加密实,并拥有更高的对比度(3B对3A)。可通过相应的更大光学倍率重获丢失的倍率(如3C所示)。尽管如此,由于更高的光学倍率,因此恢复影像大小可能将伴随着打印颗粒的增加。
改良的打印颗粒在较低倍率时非常显著,而样本率也相对提高了(3A对3B)。和3A相比之下,3C并没有任何信息,但却可在无须提高曝光率的情况下达到更大的密度和对比度。而这将是在具有曝光率限制的情况时,非常重要的因素。
样本稳定度大大地决定着胶片是否可收集大量或少量的电子。ELECTRON IMAGE FILM SO-163可在一系列的电子曝光中有效地操作,并响应可产生媲美打印密度的显微镜照片之补偿显影状况。由于这样的通用性,ELECTRON IMAGE FILM SO-163可被用来调整稳定和不稳定的样本。
图4:可通过选择补偿曝光和显影状况来调整电子影像版的速度和信噪比特质,以适应样本的稳定度。这些状况可作为起始点。
在图4当中,4A的电子束流最低(电子最少)、4B中等,而4C最高(电子最多)。而在同样的排列中,显影时间和显影液的活动被减低以补偿所收集电子不断增加的数量。结果,所需用来生产特定密度的每一电子密度进行了修改,以适应被吸收电子的数量。这又再次显示了目标就是使用更多的电子。按样本稳定度收集越多的的电子将允许和调整显影情况,以达到预期的密度和对比度。
在电子显微摄影和普通摄影所使用的流程大致上相同。这两者都包含了将摄影物料曝光、再把此物料处理成负片,并把负片打印成放大的正片打印。主要的分别就在于电子显微摄影的曝光辐射电子和传统摄影的灯光。在使用透射电子显微镜和摄影技术工作时,此分别成为了关键因素。这是因为在和光子比较时,电子和摄影乳剂在本质上以不同的方法进行相互作用。光束中电子的随机起伏是很正常的。这些起伏在经处理摄影负片的特性颗粒现象中出现。此颗粒结构(噪音)最能在统一电子曝光的区域(图5A)观察到,并非因为乳剂固有的摄影颗粒(图5B),或必要的仪器稳定度指示。
另外,每个入射电子可通过乳剂与其不规则路径中夹带的银卤化物颗粒进行相互作用,使到他们可显影。因此,电子就能有效地用在影像密度。虽然能与光束的特性起伏结合,但是此效力只能用于被确认为影像噪音的颗粒结构内。
当光线是曝光辐射时,一些光子就必须和每个银卤化物颗粒进行相互作用,以使它转化为可显影。这主要是因为光子的能量级别(可视辐射的2至3电子伏特),而这要比典型透射电子显微镜的电子数量少了许多。通过光子曝光,样本的透射比将在大于电子曝光的光度率进行采样。结果,光子曝光的粒度将减少到其乳剂的级别。
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