生物電鏡技術(shù)

1、生物電鏡技術(shù)1第一章透射電子顯微鏡的原理與操作主講：吳金浪一、電子顯微鏡的發(fā)展簡史?20世紀(jì)30年代，盧斯卡（E.ruska）發(fā)明了世界上第一臺(tái)透射式電子顯微鏡透射式電子顯微鏡(transmissionelectronmicroscope，TEM)，并且成功地得到了一張由電子束作為光源形成的銅網(wǎng)放大像。當(dāng)時(shí)放大倍數(shù)僅有12倍。?到1934年——電子顯微鏡的分辨率提高到50nm，放大倍數(shù)達(dá)到1萬倍。這就是電子顯微鏡的初型設(shè)計(jì)階段。?193

2、5年電子顯微鏡基本定型。?1939年德國西門子公司生產(chǎn)了世界上第一批作為商品的透射式電子顯微鏡，分辨率優(yōu)于10nm，放大倍數(shù)達(dá)到10萬倍。?60年代——透射式電子顯微鏡的分辨率達(dá)到0.5nm。?70年代末——電子顯微鏡的點(diǎn)分辨率已優(yōu)于0.3nm，晶格條紋分辨率達(dá)到0.14nm。實(shí)現(xiàn)了人們?cè)缇拖蛲膶?duì)原子像和晶格像的觀察。?80年代——電子顯微鏡已發(fā)展成為一種綜合分析儀器。例如，安裝配有計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的能量分析譜儀，對(duì)樣品進(jìn)行元素的成分分析。

3、樣品室內(nèi)亦可裝配加熱、冷卻、大角度傾斜、拉伸樣品臺(tái)等附件，使透射式電子顯微鏡既能觀察樣品的形態(tài)又能分析樣品的成分。掃描電子顯微鏡掃描電子顯微鏡(scanningelectronmicroscope，SEM)是顯微鏡世家中的一位后起之秀。自第一臺(tái)定型的透射式電子顯微鏡產(chǎn)生后，法國卡諾爾就提出了掃描電子顯微鏡的設(shè)計(jì)思想和工作原理。到1942年劍橋大學(xué)首次制成世界上第一臺(tái)掃描電子顯微鏡。由于掃描電子顯微鏡使用范圍廣，并具備分辨率高、圖像立體感

4、強(qiáng)、放大倍率選擇范圍廣、樣品適應(yīng)性大、制樣方便等優(yōu)點(diǎn)。所以后期發(fā)展速度比透射式電子顯微鏡快的多。70年代已發(fā)展成為性能完善，自動(dòng)化程度高，功能齊全的一種電子光學(xué)儀器。電子顯微鏡種類：由于電子與物質(zhì)相互作用會(huì)產(chǎn)生透射電子、彈性散射電子、能量損失電子、二次電子、背反射電子、吸收電子、X射線、俄歇電子、陰極發(fā)光和電動(dòng)力等等。電鏡就是利用這些信息來對(duì)試樣進(jìn)行形貌觀察、成分分析和結(jié)構(gòu)測(cè)定的。?主要分為透射式電子顯微鏡透射式電子顯微鏡(簡稱透射電鏡

5、，transmissionelectronmicroscope，TEM)和掃描電子顯微鏡掃描電子顯微鏡(簡稱掃描電鏡，scanningelectronmicroscopeSEM)兩大類。?掃描透射電子顯微鏡掃描透射電子顯微鏡(簡稱掃描透射電鏡，STEM)則兼有兩者的性能。為了進(jìn)一步表征儀器的特點(diǎn)，有以加速電壓加速電壓區(qū)分的，如：超高壓(1MV)和中等電壓(200~500kV)透射電鏡、低電壓(~1kV)掃描電鏡；有以電子槍類型電子槍類型

6、區(qū)分的，如鎢燈絲電鏡、場(chǎng)發(fā)射電鏡；有以用途區(qū)分的，如高分辨電鏡，分析電鏡、能量選擇電鏡、生物電鏡、環(huán)境電鏡、雙束掃描電鏡(FIB)等。有以激發(fā)的信息激發(fā)的信息命名的，如電子探針X射線微區(qū)分析儀(簡稱電子探針，EPMA)等。二、透射電鏡的基本原理生物電鏡技術(shù)3目前商品電鏡的分辨本領(lǐng)可達(dá)到2，其有效放大倍數(shù)為My==0.22107106（倍）即100萬倍。這個(gè)倍數(shù)可以從電鏡上直接得到，也可在攝制20萬倍的底片后再以光學(xué)放大5倍來獲得。因此，

7、標(biāo)示電鏡性能的主要指標(biāo)是分辨本領(lǐng)而不是放大倍數(shù)。(二)電子束的產(chǎn)生電子束是電鏡的照明介質(zhì)。目前大多數(shù)電鏡的電子束是由熱陰極、控制極和陽極熱陰極、控制極和陽極構(gòu)成的三極式電子槍產(chǎn)生，其示意圖：?陰極陰極又稱為燈絲(包括鎢絲、六鈹化鑭等)，通常用鎢絲制成，通電加熱后燈絲內(nèi)的自由電子熱運(yùn)動(dòng)增加并逸出表面，在加速電壓作用下，陽極相對(duì)陰極形成正電場(chǎng)，逸出陰極的電子在正電場(chǎng)力作用下高速飛向陽極陽極，中心部分的電子因慣性而穿過陽極孔成為照明電子束。?