实验2电子显微镜的原理及使用

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1、实验二电子显微镜的原理及使用光学显微镜的发明为人类认识微观世界提供了重要的工具。随着科学技术的发展，光学显微镜因其有限的分辨本领而难以满足许多微观分析的需求。上世纪30年代后，电子显微镜的发明将分辨本领提高到纳米量级，同时也将显微镜的功能由单一的形貌观察扩展到集形貌观察、晶体结构、成分分析等于一体。人类认识微观世界的能力从此有了长足的发展。电镜技术（又称电子显微术）是一门技术性很强的综合性学科。就电镜技术而言，属现代物理学范畴；就组织和细胞的超微结构（含超微病理）而言，属现代分子细胞生物学及形态学范畴。电子显微镜技术（elect

2、ronmicroscopy）是研究细胞亚显微结构的有力手段，因此该技术是细胞生物学的重要研究方法之一。电子显微镜（electronmicroscope，EM）是以电子波作为光源，电磁场作透镜，利用电子散射过程产生的信号进行显微成像的大型仪器设备。电子显微镜的发展史MaxKnoll(1897-1969)ErnstRuska(1906-1988)电子显微镜的分辨率可以达到纳米级(10-9m)。可用来观察很多在可见光下看不见的物体,例如病毒。Ruska获1986年度的诺贝尔物理学奖。1938年，德国工程师MaxKnoll和ErnstR

3、uska制造出了世界上第一台透射电子显微镜(TEM)。电子显微镜下的蚊子CharlesOatley1952年，英国工程师CharlesOatley制造出了第一台扫描电子显微镜(SEM)。一、电子显微镜近年来，电镜的研究和制造有了很大的发展。一方面，电镜的分辨率不断提高，透射电镜的点分辨率达到了0.2-0.3nm，晶格分辨率已经达到0.1nm左右，通过电镜，人们已经能直接观察到原子像；另一方面，除透射电镜外，还发展了多种电镜，如扫描电镜、分析电镜等。1．透射电镜（TEM）透射电镜即透射电子显微镜（TransmissionElect

4、ronMicroscope，简称TEM），通常称作电子显微镜或电镜（EM），是使用最为广泛的一类电镜。工作原理：在细胞生物学上，可用于观察和研究细胞内部的亚显微镜结构、蛋白质、核酸等生物大分子的形态结构及病毒的形态结构。透射电子显微镜以电子枪作为照明光源，从电子枪灯丝发射的电子束经聚光镜会聚照射到样品上。带有样品结构信息的透射电子（transmissionelectrons，TE）进入成像系统，被各级成像透镜聚焦、放大后，投射在观察荧光屏上，形成透射电子显微镜像。主要优点：分辨率高，可用来观察组织和细胞内部的超微结构以及微生物和

5、生物大分子的全貌。透射电镜的结构：主要由照明系统、样品室、成像系统、真空系统、观察与记录系统、电源及电器系统等六部分组成根据加速电压的大小分为以下3种：（1）一般TEM。最常用的是100KV电镜。这种电镜分辨率高（点0.3nm，晶格0.14nm），但穿透本领小，观察样品必须很薄，约为30～100nm，如细胞和组织的超薄切片、复型膜和负染样品等。相当普及。我校有这样的设备。（2）高压TEM。目前常用的是200KV电镜。这种电镜对样品的穿透本领约为100KV电镜的1.6倍，可以在观察较厚样品时获得很好的分辨本领，从而可以对细胞结构进

6、行三维观察。（3）超高压TEM。目前已有500KV、1000KV和3000KV的超高压TEM。这类电镜具有穿透本领强、辐射损伤小、可以配备环境样品室及进行各种动态观察等优点，分辨率也已达到或超过100KV电镜的水平。在超高压电镜上附加充气样品室，使人们可以观察活细胞内的超微结构动态变化。透射电镜下根尖细胞的亚显微结构内质网透射电镜图透射电镜下细胞内膜泡运输亚显微结构2．扫描电镜（SEM）扫描电镜即扫描电子显微镜（ScanningElectronMicroscope，简称SEM）。主要用于观察样品的表面形貌、割裂面结构、管腔内表面

7、的结构等。扫描电镜原理工作原理：利用电子射线轰击样品表面，引起二次电子等信号的发射，经检测装置接收后成像的一类电镜。主要优点：景深长，所获得的图像立体感强，可用来观察生物样品的各种形貌特征。一些电镜图片染色体染色体被精子包围的卵子骨髓细胞SARSAIDS人类红细胞酵母人类精子依据性能不同主要分为：（1）一般SEM。目前一般扫描电镜采用热发射电子枪，分辨率为6nm左右，若采用六硼化镧电子枪，分辨率可提高到4～5nm。（2）场发射电子枪SEM。由于场发射电子枪具有亮度高、能量分散少，阴极源尺寸小等优点，这种电镜的分辨率已达到3nm。

8、场发射电子枪SEM的另一个优点是可以在低加速电压下进行高分辨率观察，因此可以直接观察绝缘体而不发生充、放电现象。（3）生物用SEM。这种SEM备有冰冻冷热样品台，可把含水生物样品迅速冷冻并对冰冻样品进行观察，可以减少化学处理引起的人为变化，使观察样品更接近于自然