透射电镜成像原理

Question

如题所述

Answer 1

透射电子显微镜是以波长极短的电子束作为照明源，用电磁透镜聚焦成像的一种高分辨率、高放大倍数的电子光学仪器。透射电子显微镜是把经加速和聚集的电子束投射到非常薄的样品上（片状< 100 nm，颗粒< 2 um），电子与样品中的原子碰撞而改变方向，从而产生立体角散射。图片的明暗不同（黑白灰）与样品的原子序数、电子密度、厚度等相关。成像方式与光学显微镜相似，只是以电子代替光子，电磁透镜代替玻璃透镜，放大后的电子像在荧光屏上显示出来。

透射电子显微镜按加速电压分类，通常可分为常规电镜(100kV)、高压电镜(300kV)和超高压电镜(500kV以上)。提高加速电压，可提高入射电子的能量，一方面有利于提高电镜的分辨率；同时又可以提高对试样的穿透能力。

透射电镜的一般操作流程
接通电镜工作电源后，电镜开始通过机械泵抽前级和镜筒真空，当镜筒真空达到一定要求时，再由扩散泵抽镜筒的高真空，当高真空能达到加高压的要求时，面板上高真空指示灯点亮，表明此时可以加高压了，接通高压并调整高压到合适的高压值，稍等一会待高压稳定后，再增加灯丝电流，使荧光屏中心产生一个明亮的光斑，随后依次接通各级透镜的工作电流，调整电镜的工作状态，调整好后再加入样品进行观察，并对感兴趣的部位拍照记录。电镜使用完毕，应依次关闭高压、灯丝加热电流、关闭各级透镜工作电流以及取出样品。待冷却水再工作10～15min后，关闭电镜和冷却水。
电镜在生物医学领域中的应用
17世纪光学显微镜的发明，促进了细胞学的发展，20世纪电子显微镜的发明，揭开了病毒和细胞亚显微结构的奥妙。在20世纪60年代以来，电镜广泛应用于工农业生产、材料学、考古学、生物学、组织学、病毒学、病理学和分子生物学等众多研究领域中。但电镜技术从应用的广度、研究的深度等方面看，没有哪一个领域可与生物医学相媲美。
1 在细胞学方面：由于超薄切片技术的出现和发展，人类利用电镜对细胞进行了更深入的研究，观察到了过去无法看清楚的细胞超微结构。例如，用电镜观察到了生物膜的三层结构以及细胞内的各种细胞器的形态学结构等。
2 电镜在发现和识别病毒方面起到了重要作用：许多病毒，尤其是肿瘤病毒就是用电镜发现的。电镜也为病毒的分类提供了最直观的依据，例如去年肆虐全球的SARS病毒就是首先在电镜下观察到并确认是病毒而不是支原体的。
3 在临床病理诊断方面：生物体发生疾病都会导致细胞发生形态和功能上的改变，通过对病变区细胞的电镜观察就可以为疾病诊断提供有力依据。例如目前电镜在肾活检、肿瘤诊治中发挥了重要作用。

Answer 2

透射电子显微镜是以波长极短的电子束作为照明源，用电磁透镜聚焦成像的一种高分辨率、高放大倍数的电子光学仪器。透射电子显微镜是把经加速和聚集的电子束投射到非常薄的样品上（片状< 100 nm，颗粒< 2 um），电子与样品中的原子碰撞而改变方向，从而产生立体角散射。图片的明暗不同（黑白灰）与样品的原子序数、电子密度、厚度等相关。成像方式与光学显微镜相似，只是以电子代替光子，电磁透镜代替玻璃透镜，放大后的电子像在荧光屏上显示出来。

透射电子显微镜按加速电压分类，通常可分为常规电镜(100kV)、高压电镜(300kV)和超高压电镜(500kV以上)。提高加速电压，可提高入射电子的能量，一方面有利于提高电镜的分辨率；同时又可以提高对试样的穿透能力。

透射电镜，全称透射电子显微镜。是利用高能电子束充当照明光源而进行放大成像的大型显微分析设备，透射电镜是一种具有高分辨率、高放大倍数的电子光学仪器，被广泛应用于材料科学等研究领域。
透射电镜简介
　　透射电镜，是把经加速和聚集的电子束投射到非常薄的样品上，电子与样品中的原子碰撞而改变方向，从而产生立体角散射。散射角的大小与样品的密度、厚度相关，因此可以形成明暗不同的影像，影像将在放大、聚焦后在成像器件(如荧光屏、胶片、以及感光耦合组件)上显示出来。
　　由于电子的德布罗意波长非常短，透射电子显微镜的分辨率比光学显微镜高的很多，可以达0.1～0.2nm，放大倍数为几万～百万倍。因此，使用透射电子显微镜可以用于观察样品的精细结构，甚至可以用于观察仅仅一列原子的结构，比光学显微镜所能够观察到的Z小的结构小数万倍。

　　在放大倍数较低的时候，透射电镜成像的对比度主要是由于材料不同的厚度和成分造成对电子的吸收不同而造成的。而当放大率倍数较高的时候，复杂的波动作用会造成成像的亮度的不同，因此需要专业知识来对所得到的像进行分析。通过使用透射电镜不同的模式，可以通过物质的化学特性、晶体方向、电子结构、样品造成的电子相移以及通常的对电子吸收对样品成像。