电镜技术及超薄切片技术(研究生).ppt

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1、电镜技术方周溪电镜室现有设备1、H-7500型透射电镜，购于2004年，最大点分辨率为0.24nm,有效放大倍数达60万倍。2、S-3000N型扫描电镜，购于2004年，有效放大倍数达30万倍。3、辅助设备：Tome-PowerXL超薄切片机，零界点干燥仪，离子溅射仪等。1924年，法国Broglie提出了“电磁波与光一样，具有波动性“的假说，并计算出电磁波长为0.005nm.1926年，德国科学家Busch发现了带电粒子在电场或磁场中偏转聚焦的现象。1928—1931年间，德国的Ruska成功研制了世界上第一台真正的电子显微镜，放大倍数为1200倍。20世纪50年

2、代初到60年代末期，电镜分辨本领得到大幅度提高，达到1nm左右，到80年代的点分辨率已接近0.1nm，最新研制的超高压透射电镜（1000KV)的点分辨率可高达0.001nm。电镜基本类型一、透射式电子显微镜二、扫描式电子显微镜三、根据电子枪发射方式不同，可分为热阴极电子枪和场发射电子枪。四、其他（冷冻或低温电子显微镜、高压或超高压电子显微镜、分析电镜、扫描隧道显微镜、激光扫描共聚焦显微镜、扫描光子显微镜、原子力显微镜、环境扫描电子显微镜等约几十种不同类型电镜）举例说明：清华大学生命科学学院院长施一公带领的研究团队在《科学》在线发表了两篇研究长文，揭示了剪接体结构及其

3、工作机理。举例来说，一个苹果，它本身是三维的，我们拿二维照相机多方位、多角度地拍很多张照片，就能重构出苹果的三维模型。（三位重构技术）其实冷冻电镜就相当于一个照相机，当选好的冷冻样品被送到冷冻电镜时，会生成很多图像，这些图像组合起来便可以构建一个三维结构。当数据收集系统收集到大量剪接体的图像后，就可以重构一个剪接体的三维结构。现在科学研究中，科研仪器扮演者越来越重要的角色，这些仪器依托于科学家研发的技术，是科学家眼睛、手和脑的延伸。由于生理结构，人类的一些功能会有局限性，实验必须借助仪器来完成。主要内容1、电镜的基本原理和结构简介(了解）2、电镜的样品制备（透射电镜

4、和扫描电镜）（重点在于取材方面）3、电镜的应用简介（熟悉）光学显微镜与电子显微镜在工作原理上的比较：光学显微镜是利用玻璃制作的透镜对光进行折射，将一物点发出不同角度的光线最终会聚成一个像点。电子显微镜是利用电场或磁场（电磁透镜）折射高速电子束流，达到成像目的。光源聚光镜样品物镜投影镜最终象透射电子显微镜光学显微镜透射电子显微镜的原理和结构光的衍射现象：由于光具有波动性，当光线通过小孔或小孔光源经光学系统成象会产生衍射。其图案是:中央部分一个亮斑，在其周围有明暗交替的圆环。2D显微镜的分辨本领显微镜分辩本领是由其产生的衍射图中央亮斑半径D（分辨能力）大小来决定的即D

5、=当光的波长为λ=500nm=0.5μm介质折射率（油）=1.5物体与物镜所形成夹角的半数α<90º央亮斑的半径D=200nm=0.2μm1、人眼在明视距离250mm处能分辨0.2mm的两点。油镜最小能分辨0.2μm的两点。则油镜理论最大放大能力为：0.2mm/0.2μm=1000（倍）2、假如一台电镜的点分辨率为0.1nm,则其理论放大倍数为：0.2mm/0.1nm=2x1063、H-7500型透射电镜的点分辨率为0.24nm,则其理论放大倍数为：0.2mm/0.24nm=0.83x106。而其有效放大倍数为0.6x106光线通过二个比较靠近的小孔时，这二个小

6、孔的衍射图会重叠在一起。当一个衍射图的中央亮斑正好落在另一个衍射图的第一暗环中心时，这二个点刚可以分辩。这就是显微镜分辩本领的瑞利准则。瑞利准则：什么是电磁透镜？由于轴对称弯曲磁场对电子束有聚焦作用，因而可以得到电子光学像。我们称这种具有轴对称弯曲磁场装置构成的电子透镜为电磁透镜（electronmagneticlenses）。由于电磁透镜磁场非均匀分布，物、像点在磁场之外，电子在磁场中既受到轴向分量的作用，又受到径向分量的作用，使平行于轴进入磁场的电子束可获得聚焦。电磁波长的计算根据公式λ=(nm)如V=50000v则λ=0.005nm=0.000005μm代

7、入公式D=则D=0.000002μm电镜的像差和畸变①球差：电子束光源通过透镜受到偏转，通过样品，从物平面向下发射，形成物点孔径角。从物点发出的射线，到达下一级透镜又被聚集。如果透镜有缺陷或孔径角太大，则靠近光轴的射线和远离光轴的射线，受到电磁场的作用就会不同，这些射线在光轴上会聚的位置不同，结果远离光轴的射线就会在像面上形成一个最小模糊圈。此时可有图象中央凸起感。这是目前影响电镜分辨率的一个主要因素。②像散：由于透镜的磁场强度在纵向或横向上不同，以致纵向与横向上的射线聚焦于光轴的位置也有上有下，两者共同形成一个最小模糊像。③色差：由于电磁波长随加速电压而变化，