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

Dr Louise Hughes

Business Manager