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应用分享 | 生物样品能谱分析的理想工具—Ultim Extreme


生物样品能谱分析的理想工具——Ultim Extreme

能谱(EDS)可以给生物样品提供以下信息:

  • 对生物样品中的未知特征进行快速的成分识别
  • 元素分布图从另一个角度解释样品的超微结构
  • 样品中本征和非本征元素的相对含量


与所有的生物电子显微技术一样,样品制备是对生物样品进行EDS分析时的第一个难点。但是,在来之不易的样品成功制备之后,你可能会问,"我应该考虑用什么探测器做元素分析呢?"市场上有各种各样的能谱探测器,对于不熟悉该技术的研究人员来说,很难快速理清哪种探测器最适合自己的样品。

根据关注特征尺度的不同,样品会选择透射电镜 (TEM) 或者扫描电镜(SEM) 进行观察。TEM 和 SEM 上的 EDS 探测器,其构造略有不同,本篇我们主要介绍搭配在 SEM 上的 EDS 探测器。牛津也有不同型号的TEM-EDS 探测器,以适用于不同类型的样品及检测需要。

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多样化高空间分辨率TEM-EDS分析系统

TEM专用EDS

SEM上对生物样品进行EDS分析的难点

从观察昆虫、整个生物体和大型组织样本,到生物分子的高分辨率超微结构成像,再到基于 SEM/FIB 开展的细胞和细胞器的三维重构工作,目前扫描电镜 SEM 已然是生命科学研究的一个重要平台,搭配在 SEM 上的EDS 微区元素检测分析系统,可以提供额外的元素、成分信息,却也面临着不小的挑战。


Ultim Extreme 和 Ultim Max 170 在 6 kV 下对树脂包埋的扑蝇草叶片中腺体进行分析的结果对比。谱图中,黄色谱线为 Ultim Extreme 的信号,而红色为 Ultim Max170 采集的信号。相较于 Ultim Max170(红色谱图),Ultim Extreme(黄色谱图)采集到的N、O 信号有明显提高,因而通过无窗 Ultim Extreme 能谱采集到的面分布图中也可以凸显含有 N 和 O 的组织。

  1. 电压和束流的限制。传统的 SEM-EDS使用相对较高的加速电压(20-30kV)和高束流,目的在于激发足够多来自样品的特征 X 信号,但是对生物样品进行分析时,只能使用低加速电压和束流,以避免样品损伤、减少放电和提高空间分辨率。
  2. 传统 EDS 对轻元素的检测效率较低。生物样品大多由轻元素(氢、碳、氮、氧、钠、镁、磷、硫、氯、钾和钙)和一些经常以微量存在的较重元素(铬、锰、铁、钴、铜和锌)组成。这意味着从样品中出射的 X 射线信号能量相对较低,而低能量的 X 射线会被大多数EDS 探测器的窗口所吸收,这就减少了可以检测到的X射线信号量。使得通过常规 EDS 无法实现生物类样品的元素分析。

Ultim Extreme 突破生物样品的表征极限

Ultim Extreme 具有以下特点:

  • 无窗设计,可以极大限度地接受到生物样品中的轻元素信号;
  • 低噪音电路,提高生物样品中微量重元素的检出率;
  • 晶体形状优化,缩短了样品采集 EDS 时的工作距离和样品与 EDS 探测器间的距离,因而能同时提高空间分辨率及有效信号量;
  • 大面积晶体进一步提高信号量,可有效缩短采集时间,减少样品损伤和漂移、放电等现象。


Ultim Extreme 无窗能谱集合以上所有优点,其灵敏度是其他有窗能谱的10-30 倍,更适合用于探测由大量轻元素及微量重元素组成的生物样品。

更多有关无窗能谱 Ultim Extreme 的资料请查看Ultim® Extreme

更多有关生物样品检测案例,请查看应用笔记

New Avenues of Research through EDS



Louise Hughes

Dr Louise Hughes

Business Manager

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