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热分析技术和电子显微镜的分类及原理

随着科学技术的发展,越来越多的高新技术如热分析技术、电子显微镜等被应用于食品领域。

1 热分析技术分类及原理

热分析技术包括差示扫描量热仪、热重分析仪、差热分析仪、热力分析仪、差示扫描量热仪/热重分析仪等。

差示扫描量热仪

差示扫描量热仪是在程序升温下,测量输给样品和参考物的热量差与温度关系的一种技术。用于研究蛋白质的变性、淀粉的老化和糊化、脂肪的融化和同质多晶、玻璃化转变等。

根据其设计原理的不同可分为热流式差示扫描量热仪和功率补偿型差示扫描量热仪。热流式差示扫描量热仪是用同一个热源加热,在差热分析图中吸热峰向下,功率补偿型差示扫描量热仪是用同两个热源加热,通过调节输给样品或参照物的热量使两者的温差为零,即零平衡原理进行工作,在差热分析图中吸热峰向上,功率补偿型差示扫描量热仪因温差为零,故峰面积可确切反映热效应的大小,与温度无关,定量准确。

热重分析仪

在程序升温下,测量物质质量与温度关系的技术,主要用于水分重量(脱水速度),快速测定样品的水分,热分解失重等。

差热分析仪

在程序升温下,测量样品与参考物之间的温差随温度变化的一种技术,但因温度和仪器操作条件不同,峰面积不能完全反映热效应,故定量不准确。

2 电子显微镜分类及原理

电子显微镜可分为透射电子显微镜、原子力显微镜、扫描式电子显微镜以及在传统扫描式电子显微镜基础上发展起来的环境扫描式电子显微镜、聚冷台扫描式电子显微镜。

透射电子显微镜

透射电子显微镜的构造原理是有电子光源发射的电子束带负电栅极时,由于栅极的负电性更大,大部分电子被挡回去,只有一部分通过阳极加速聚焦到样品上,利用磁透镜对透射电子和部分散射电子进行放大成像。其特点:分辨率高,到电子透射能力差,样品切片要非常薄,切片制备繁琐,不能反映样品的凸凹结构,因此,看不到样品清晰的立体结构。

原子粒显微镜

原子力显微镜是一种分辨率较高的表面探测显微技术,它是利用光学检测法或隧道电流检测法,通过测量探针与样品表面原子间的力场作为成像的原始信号,从而获得样品表面形貌的三维信息。原子力显微镜具有操作方便、适用广、分辨率高等优点。

扫描式电子显微镜

扫描式电子显微镜的构造原理同透射电子显微镜,与透射电子显微镜不同之处是加了一对偏向磁圈,可扫描一点为一线。扫描式电子显微镜用扫描电子束照射到样品上产生的二次电子、反射电子、吸收电子以及透射电子等作为信息并经电子线路放大,而后控制阴极射线管的辉度来显示成像,它主要研究的时二次电子,测定物质的表面结构。其特点是:图像景深长、视野大、分辨率高、富有立体感和真实感;对样品的厚度无苛刻要求;试样的制备方法简便,在样品的表面蒸镀或溅射一层金属薄膜即可观察其表面形貌。

环境扫描式电子显微镜环境扫描式电子显微镜是一种压力可调的扫描式电子显微镜1.0~2.0 Torr的压力范围环境下可直接观察含水、含油及干燥样品的结构,不会破坏样品的结构,但传统扫描式电子显微镜是在高真空下观察样品,含水样品必须通过固定、脱水、干燥。