電子顯微鏡原理2015年新

上海水產(chǎn)大學(xué)生命學(xué)院周平凡光鏡與電鏡技術(shù)

1電子顯微鏡原理2015年新共171頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第1頁(yè)!第二部分:電子顯微鏡技術(shù)（電子顯微鏡和電子顯微術(shù)的總稱）2電子顯微鏡原理2015年新共171頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第2頁(yè)!

一、概述：章:電子顯微鏡的原理和結(jié)構(gòu)

節(jié):幾個(gè)常用的基本概念

第二節(jié):透射電子顯微鏡

第三節(jié):掃描電子顯微鏡

第四節(jié):其他類型的電子顯微鏡第二部分:電鏡技術(shù)3電子顯微鏡原理2015年新共171頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第3頁(yè)!

第二章:超薄切片技術(shù)

節(jié):取材

第二節(jié):固定和固定劑

第三節(jié):脫水

第四節(jié):浸透和包埋

第五節(jié):超薄切片

第二部分:電鏡技術(shù)4電子顯微鏡原理2015年新共171頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第4頁(yè)!第四章:掃描電鏡生物樣品制備技術(shù)

節(jié):取材和標(biāo)本的預(yù)處理

第二節(jié):生物樣品的干燥

第三節(jié):生物樣品的導(dǎo)電法第二部分:電鏡技術(shù)5電子顯微鏡原理2015年新共171頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第5頁(yè)!6電子顯微鏡原理2015年新共171頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第6頁(yè)!電子顯微鏡照片透射電子顯微鏡拍攝的照片掃描電子顯微鏡拍攝的照片細(xì)胞核紅血球7電子顯微鏡原理2015年新共171頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第7頁(yè)!一、概述8電子顯微鏡原理2015年新共171頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第8頁(yè)!通過多種電子顯微術(shù)的配合----能了解生物樣品的化學(xué)組成、形態(tài)結(jié)構(gòu)和生理功能的關(guān)系。

電鏡技術(shù)----無論在生物技術(shù)的基礎(chǔ)研究中、還是在臨床醫(yī)學(xué),都有著廣闊的發(fā)展前景。一、概述9電子顯微鏡原理2015年新共171頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第9頁(yè)!（一）透射電鏡

透射電鏡----是利用電子射線穿透樣品后放大而成像的一種電鏡。

主要優(yōu)點(diǎn)----分辨率高,可用來觀察組織和細(xì)胞內(nèi)部的超微結(jié)構(gòu)以及微生物和生物大分子的全貌,在生物醫(yī)學(xué)上的應(yīng)用最為廣泛。

加速電壓----一般透射電鏡（加速電壓小于120KV）,高壓透射電鏡（加速電壓在120KV與500KV之間）,超高壓透射電鏡（加速電壓大于500KV）。

一、概述10電子顯微鏡原理2015年新共171頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第10頁(yè)!二、電鏡成象的原理11電子顯微鏡原理2015年新共171頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第11頁(yè)!1、一般透射電鏡：就是最常用的100KV電鏡。

這種電鏡的分辨率高(點(diǎn)3A,晶格1.4A),但穿透本領(lǐng)小,觀察樣品必須很薄,如小于0.1微米的超薄切片、負(fù)染樣品和復(fù)型膜等。

這種電鏡在生物醫(yī)學(xué)上的應(yīng)用已相當(dāng)普及。

一、概述12電子顯微鏡原理2015年新共171頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第12頁(yè)!

東京大學(xué)工學(xué)院125萬伏超高壓電鏡（JEOL–ARM–1250），該電鏡價(jià)值1000萬美元，有三層樓那么高，是世界上精確度最高的電鏡之一，主要用于原子結(jié)構(gòu)和物質(zhì)的特性研究。13電子顯微鏡原理2015年新共171頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第13頁(yè)!14電子顯微鏡原理2015年新共171頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第14頁(yè)!用戶的樣品不需要在這樣高水平的電鏡上測(cè)試，即便是付費(fèi)，他們也不予測(cè)試，因?yàn)檫@等于是浪費(fèi)了高水平的資源。相反，如果用戶提出的樣品或課題有很高的學(xué)術(shù)、科學(xué)技術(shù)價(jià)值，即便資費(fèi)不夠，他們也會(huì)主動(dòng)接受。每年提供3％的運(yùn)行費(fèi)用。15電子顯微鏡原理2015年新共171頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第15頁(yè)!用戶提出的樣品和研究有很高的價(jià)值，他們甚至可以提供幾個(gè)月的免費(fèi)食宿和測(cè)試，開展合作研究。正因?yàn)槿绱?，他們也做出了很多高水平的成果，在全世界的同行中享有很高的知名度?6電子顯微鏡原理2015年新共171頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第16頁(yè)!17電子顯微鏡原理2015年新共171頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第17頁(yè)!UCLA納米系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)室18電子顯微鏡原理2015年新共171頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第18頁(yè)!19電子顯微鏡原理2015年新共171頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第19頁(yè)!20電子顯微鏡原理2015年新共171頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第20頁(yè)!21電子顯微鏡原理2015年新共171頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第21頁(yè)!22電子顯微鏡原理2015年新共171頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第22頁(yè)!23電子顯微鏡原理2015年新共171頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第23頁(yè)!24電子顯微鏡原理2015年新共171頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第24頁(yè)!25電子顯微鏡原理2015年新共171頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第25頁(yè)!26電子顯微鏡原理2015年新共171頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第26頁(yè)!（二）掃描電鏡

掃描電鏡是利用電子射線轟擊樣品表面,引起二次電子等信號(hào)的發(fā)射,經(jīng)檢測(cè)裝置接收后成像的一種電鏡。

特點(diǎn)是景深長(zhǎng),所獲得的圖象立體感強(qiáng),可用來觀察生物樣品的各種形貌特征。

在生物醫(yī)學(xué)中,采用不同的樣品制備技術(shù)可觀察不同的結(jié)構(gòu),如用臨界點(diǎn)干燥方法可觀察樣品的表面形貌；

用冷凍割裂方法可觀察樣品割裂面的結(jié)構(gòu),用鑄型方法可觀察管腔內(nèi)表面的結(jié)構(gòu)等。一、概述27電子顯微鏡原理2015年新共171頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第27頁(yè)!1、

一般掃描電鏡

目前一般商品掃描電鏡采用熱發(fā)射電子槍,分辯率為60A左右,若采用六棚化鑭電子槍,分辨率可提高到40-50A。

這種電鏡在生物醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用也已相當(dāng)普及。

一、概述28電子顯微鏡原理2015年新共171頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第28頁(yè)!一、概述29電子顯微鏡原理2015年新共171頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第29頁(yè)!

1、超薄切片技術(shù)

由于電子射線穿透本領(lǐng)很差,對(duì)厚于0.1微米的切片就很難透過。因此,必須把生物標(biāo)本切得很薄才能在透射電鏡下觀察。

超薄切片技術(shù)就是通過固定、脫水、包埋、切片和染色等步驟,將生物標(biāo)本切成薄于0.1微米超薄切片的樣品制備技術(shù),用于生物組織的內(nèi)部超微結(jié)構(gòu)研究。

超薄切片技術(shù)是所有電鏡生物樣品制備技術(shù)中最常用、最基本的一種技術(shù)。

（一）與透射電鏡有關(guān)的電子顯微術(shù)30電子顯微鏡原理2015年新共171頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第30頁(yè)!4、電鏡細(xì)胞化學(xué)技術(shù)

利用各種細(xì)胞化學(xué)反應(yīng),在超微結(jié)構(gòu)水平上研究細(xì)胞成分的分布和變化的方法稱電鏡細(xì)胞化學(xué)技術(shù)。

這一技術(shù)把細(xì)胞超微結(jié)構(gòu)與其化學(xué)組成有機(jī)地聯(lián)系起來,目前主要用于研究細(xì)胞內(nèi)各種大分子物質(zhì)和酶的定位等。

（一）與透射電鏡有關(guān)的電子顯微術(shù)31電子顯微鏡原理2015年新共171頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第31頁(yè)!

1、表面觀察樣品制備技術(shù)

掃描電鏡適合于研究生物樣品的表面特征,樣品制備包括觀察面暴露、固定、干燥和導(dǎo)電等步驟,使表面特征充分暴露而不變形。

這一技術(shù)是掃描電鏡樣品制備的常規(guī)技術(shù),主要用于組織、細(xì)胞、寄生蟲等表面形貌的研究。

（二）與掃描電鏡有關(guān)的電子顯微術(shù)32電子顯微鏡原理2015年新共171頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第32頁(yè)!（一）在細(xì)胞和分子生物學(xué)方面的應(yīng)用

電鏡技術(shù)有力地推動(dòng)了細(xì)胞生物學(xué)的發(fā)展,使許多在光學(xué)顯微鏡下長(zhǎng)期不能解決的問題找到了答案。

由于電鏡具有很高的分辯率,使人們對(duì)細(xì)胞結(jié)構(gòu)的認(rèn)識(shí)不斷深入,從光學(xué)顯微鏡的顯微結(jié)構(gòu)水平提高到超微結(jié)構(gòu)水平。三、電鏡技術(shù)在生物醫(yī)學(xué)上的應(yīng)用33電子顯微鏡原理2015年新共171頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第33頁(yè)!（二）在解剖學(xué)中的應(yīng)用

對(duì)人體結(jié)構(gòu)的認(rèn)識(shí)是醫(yī)學(xué)的重要基礎(chǔ),而這一種認(rèn)識(shí)是隨著技術(shù)的發(fā)展而不斷深入的。

光學(xué)顯微鏡的出現(xiàn)使解剖學(xué)在大體解剖的基礎(chǔ)上發(fā)展了顯微解剖學(xué)（組織學(xué)）,

電子顯微鏡的出現(xiàn)則進(jìn)一步發(fā)展了超微解剖學(xué),使人們對(duì)人體的認(rèn)識(shí)達(dá)到了超微結(jié)構(gòu)水平。三、電鏡技術(shù)在生物醫(yī)學(xué)上的應(yīng)用34電子顯微鏡原理2015年新共171頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第34頁(yè)!（四）在病理研究和臨床診斷方面的應(yīng)用

傳統(tǒng)的病理學(xué)在疾病診斷上起著重要作用,但由于醫(yī)學(xué)已發(fā)展到分子水平,原布的病理學(xué)知識(shí)已不能滿足需要。近年來,隨著電鏡技術(shù)的發(fā)展,超微結(jié)構(gòu)病理學(xué)和超微結(jié)構(gòu)診斷學(xué)取得了很大的進(jìn)展,有效地應(yīng)用于病因研究和臨床診斷上。三、電鏡技術(shù)在生物醫(yī)學(xué)上的應(yīng)用35電子顯微鏡原理2015年新共171頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第35頁(yè)!透射電子顯微鏡

（transmissionelectronmicroscopeTEM）現(xiàn)代電子顯微鏡的基本形式36電子顯微鏡原理2015年新共171頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第36頁(yè)!

透射電子顯微鏡中，物鏡、中間鏡、投影鏡是以積木方式成像，如果電子顯微鏡是三級(jí)成像，那么總的放大倍數(shù)就是各個(gè)透鏡倍率的乘積。M=M0*Mi*Mp電磁透鏡的光學(xué)性質(zhì)

37電子顯微鏡原理2015年新共171頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第37頁(yè)!在電鏡中：電子射線在幾萬伏的加速電壓作用下，以極高的速度聚到樣品上，高速的電子與樣品中的原子發(fā)生碰撞，從而產(chǎn)生散射現(xiàn)象。

由于標(biāo)本中各部分結(jié)構(gòu)的厚度和密度不同，電子束受阻和產(chǎn)生散射情況也不同，因此透過標(biāo)本的電子束就有疏密的區(qū)別，射到熒光屏上就會(huì)出現(xiàn)明暗不同的影像。第二節(jié)：透射電子顯微鏡38電子顯微鏡原理2015年新共171頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第38頁(yè)!樣品中各部分質(zhì)量厚度的差異會(huì)引起不同的散射，當(dāng)均勻的電子束穿過樣品時(shí)就受到樣品上信息的處理，變成一束疏密相間的電子束。散射角度較大的電子在通過物鏡光欄是就被去除了。

在生物樣品中細(xì)胞和組織主要由較輕的低原子序數(shù)的原子如碳、氫、氧、氮等組成，這些原子的電子散射能力很小。

電鏡成象的原理39電子顯微鏡原理2015年新共171頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第39頁(yè)!

透射電鏡是以電子束透過樣品經(jīng)過聚焦與放大后所產(chǎn)生的物像，投射到熒光屏上或照相底片上進(jìn)行觀察。分辨率為0.1～0.2nm，放大倍數(shù)為幾萬～幾十萬倍。由于電子易散射或被物體吸收，故穿透力低，必須制備更薄的超薄切片（通常為50～100nm）。并用重金屬鹽如檸檬酸鉛和醋酸鈾等染色。

透射電鏡原理40電子顯微鏡原理2015年新共171頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第40頁(yè)!

由于電子的穿透力很弱，唯有在高真空條件下才可能達(dá)到一定的自由行程，故電鏡鏡筒必須保持高真空（10-4乇以上），樣品必須很薄，一般在100KV加速電壓時(shí)，樣品厚度不應(yīng)超過0.1微米。

電子束對(duì)人眼不能引起視覺反應(yīng)，但可激發(fā)熒光物質(zhì)產(chǎn)生熒光，故電鏡的觀察部份設(shè)有熒光屏。電子束和電磁透鏡41電子顯微鏡原理2015年新共171頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第41頁(yè)!一、電子束和電磁透鏡42電子顯微鏡原理2015年新共171頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第42頁(yè)!第二節(jié)：透射電子顯微鏡透射電鏡內(nèi)部結(jié)構(gòu)43電子顯微鏡原理2015年新共171頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第43頁(yè)!第二節(jié)：透射電子顯微鏡真空泵管路44電子顯微鏡原理2015年新共171頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第44頁(yè)!電子顯微鏡是利用電子射線即電子束作光源使物體成像，

要了解電子顯微鏡的原理，首先就要了解電子射線的特性。一、電子束和電磁透鏡45電子顯微鏡原理2015年新共171頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第45頁(yè)!

1924年，DeBroglie證明粒子在高速運(yùn)動(dòng)的時(shí)候會(huì)發(fā)射出一定波長(zhǎng)的電磁輻射，它的波長(zhǎng)用公式表示為：

λ是代表波長(zhǎng)；

h是Planck（普郎克）常數(shù)；

m是粒子的質(zhì)量；

v是粒子運(yùn)動(dòng)的速度。一、電子束和電磁透鏡46電子顯微鏡原理2015年新共171頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第46頁(yè)!從上述式中可以算出電子的速度為:

由于電子的質(zhì)量m約為質(zhì)子e的1/1840，把m，v都代入公式，公式可改寫成:

一、電子束和電磁透鏡47電子顯微鏡原理2015年新共171頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第47頁(yè)!加速電壓（kV）1.0

5.0

10.0

25.0

50.0

75.0

100.0

300.0

500.0

1000.0

3000.0 電子束波長(zhǎng)(λ)0.387

0.173

0.122

0.077

0.053

0.044

0.037

0.022

0.017

0.012

0.007 加速電壓與波長(zhǎng)的關(guān)系一、電子束和電磁透鏡48電子顯微鏡原理2015年新共171頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第48頁(yè)!什么是電磁透鏡？能使電子束聚焦的裝置稱為電磁透鏡（electronlens）電磁透鏡是一種焦距(或放大倍數(shù))可調(diào)的會(huì)聚透鏡。改變激磁電流，電磁透鏡可使電子束會(huì)聚。電磁透鏡結(jié)構(gòu)示意圖49電子顯微鏡原理2015年新共171頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第49頁(yè)!電子在軸對(duì)稱磁場(chǎng)作用下的行為與光學(xué)透鏡一樣，也服從幾何光學(xué)定律，磁透鏡的焦距可以用光學(xué)透鏡的公式計(jì)算出。

透鏡焦距和所采用的磁場(chǎng)強(qiáng)度有關(guān)，磁場(chǎng)越強(qiáng)，焦距越短，放大倍數(shù)也就越高。現(xiàn)代電子顯微鏡的成像物鏡大多數(shù)采用短焦距的強(qiáng)磁透鏡。一、電子束和電磁透鏡50電子顯微鏡原理2015年新共171頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第50頁(yè)!電子束和電磁透鏡的關(guān)系51電子顯微鏡原理2015年新共171頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第51頁(yè)!一、電子束和電磁透鏡52電子顯微鏡原理2015年新共171頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第52頁(yè)!1、球面象差及畸變

2、衍射象差

3、色差

4、象散

5、景深

6、焦深

7、磁滯

8、反差與成像電磁透鏡的特性53電子顯微鏡原理2015年新共171頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第53頁(yè)!二、電鏡成象的原理1-2、畸變54電子顯微鏡原理2015年新共171頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第54頁(yè)!二、電鏡成象的原理5、景深55電子顯微鏡原理2015年新共171頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第55頁(yè)!普通光學(xué)顯微鏡以互不作用的光子流——可見光為照明源，當(dāng)光線透過樣品組織結(jié)構(gòu)部分時(shí)，產(chǎn)生不同程度的吸收、反射、折射和散射，從而形成明暗不同的組織結(jié)構(gòu)影像。

吸收產(chǎn)生振幅差即強(qiáng)度差（反差），肉眼對(duì)此最為敏感，它是光學(xué)顯微鏡成像中最重要的因素。二、電鏡成象的原理56電子顯微鏡原理2015年新共171頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第56頁(yè)!任何一個(gè)物體都是由原子組成的，原子則是由原子核與軌道電子(電子云)組成的。

原子與原子的間距，比原子核或電子本身的大小要長(zhǎng)幾百萬倍。二、電鏡成象的原理57電子顯微鏡原理2015年新共171頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第57頁(yè)!二、電鏡成象的原理58電子顯微鏡原理2015年新共171頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第58頁(yè)!二、電鏡成象的原理59電子顯微鏡原理2015年新共171頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第59頁(yè)!透射式電鏡主要由三大部分組成：

部分:電子光學(xué)系統(tǒng)

第二部分:真空系統(tǒng)

第三部分:供電系統(tǒng)60電子顯微鏡原理2015年新共171頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第60頁(yè)!

照明系統(tǒng)電子槍聚光鏡樣品室成像系統(tǒng)物鏡1、電子光學(xué)照明系統(tǒng)中間鏡投影鏡觀察室觀察與記錄系統(tǒng)照相室自動(dòng)曝光裝置

（部分）61電子顯微鏡原理2015年新共171頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第61頁(yè)!交直流電源高壓電源透鏡電源真空電源與自動(dòng)控制系統(tǒng)束偏轉(zhuǎn)，消散器等電源及控制系統(tǒng)安全系統(tǒng)和輔助電源3、電子學(xué)系統(tǒng)第三部分62電子顯微鏡原理2015年新共171頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第62頁(yè)!63電子顯微鏡原理2015年新共171頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第63頁(yè)!64電子顯微鏡原理2015年新共171頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第64頁(yè)!一、電子光學(xué)系統(tǒng)電子光學(xué)系統(tǒng)即電鏡的鏡體，它基本上是一個(gè)電子透鏡系統(tǒng)，一端是電子源，另一端是觀查和記錄系統(tǒng)，中間是安放樣品的裝置。其結(jié)構(gòu)示意圖見圖1—18所示。分述如下：

65電子顯微鏡原理2015年新共171頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第65頁(yè)!1．照明系統(tǒng)

照明系統(tǒng)是由電子槍和聚光鏡組成。其作用是為成像系統(tǒng)提供一個(gè)亮度高，尺寸小、高穩(wěn)定的照明電于束。電子束的亮度由電子發(fā)射強(qiáng)度決定，束斑大小主要由聚光鏡的性能決定。66電子顯微鏡原理2015年新共171頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第66頁(yè)!67電子顯微鏡原理2015年新共171頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第67頁(yè)!柵極用于控制電子束形狀和發(fā)射強(qiáng)度。現(xiàn)代電鏡一般采用自給柵偏電子槍（圖1-20）。把負(fù)高壓接到柵板上，經(jīng)過一個(gè)可變電阻(棚偏壓電阻)接到燈絲上。其優(yōu)點(diǎn)是柵偏壓電阻起負(fù)反饋?zhàn)饔茫瑥亩芊€(wěn)定電子束流的作用；圖1-20表明自偏壓電子槍電子發(fā)射的示意圖。由于柵極的排斥作用，使電子會(huì)聚成束。其中束交叉點(diǎn)處束徑小于100μ，電子密度最高，是電鏡的實(shí)際電子源。68電子顯微鏡原理2015年新共171頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第68頁(yè)!在開始時(shí)，隨著燈絲加熱電流增大，燈絲溫度上升，束流也增加，但由于柵偏壓電阻的反饋?zhàn)饔?，束流增長(zhǎng)逐漸變慢，當(dāng)燈溫度到達(dá)某值時(shí)，束流不再隨燈絲溫度的上升而增大，此稱為束流的飽和點(diǎn)。柵偏壓電阻值不同有不同的飽和點(diǎn)。飽和現(xiàn)象使束流穩(wěn)定從而穩(wěn)定了終像的亮度。如果調(diào)節(jié)加熱電流使之比飽和點(diǎn)稍小一點(diǎn)，此時(shí)屏上出現(xiàn)如圖1-21的圖像。69電子顯微鏡原理2015年新共171頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第69頁(yè)!（2）聚光鏡

聚光鏡的作用是將來自電子槍的電子會(huì)聚到樣品上，通過它來控制照明電子束斑大小，電流密度和孔徑角。照明束斑過大時(shí)，會(huì)引起樣品熱漂移和污染，使圖像模糊不清，并會(huì)因電流密度不足而使像亮度差，故電鏡多有兩個(gè)聚光鏡。聚光鏡（C1）是一個(gè)強(qiáng)透鏡，它的作用是把有效光源的尺寸縮小，即縮小束斑直徑，最小可達(dá)1-2μ。70電子顯微鏡原理2015年新共171頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第70頁(yè)!實(shí)際操作中在像的亮度足夠的條件下，第二聚光鏡盡可能散焦，以獲得盡可能小的孔徑角（孔徑角增大，球差增大）。為了縮小照明孔徑角，在第二聚光鏡之下裝有第二聚光鏡可動(dòng)光欄（φ100、300、400微米的圓孔)，根據(jù)需要可選取不同的光欄孔。第二聚光鏡如存在像散，亮斑成橢圓將會(huì)降低終像的亮度。第二聚光鏡都裝備有消散器。71電子顯微鏡原理2015年新共171頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第71頁(yè)!2．成像系統(tǒng)

成像系統(tǒng)包括樣品室、物鏡、中間鏡和投射鏡（或有兩個(gè)中間鏡，或有兩個(gè)投射鏡構(gòu)成4-5個(gè)透鏡系統(tǒng)）。（1）樣品室第二聚光鏡下面是樣品室。室內(nèi)有樣品臺(tái)，樣品臺(tái)支承樣品并使樣品可在兩個(gè)相互垂直的方向移動(dòng)。移動(dòng)是極端精密的，在高倍放大時(shí)，重復(fù)精度應(yīng)達(dá)到±100A以內(nèi)。多數(shù)電鏡的樣品臺(tái)還裝有使樣品旋轉(zhuǎn)和傾斜的裝置。72電子顯微鏡原理2015年新共171頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第72頁(yè)!高性能的電鏡，在樣品室中常裝有防污染裝置。電鏡鏡簡(jiǎn)的真空度常在10-5-10-6乇，多是采用油擴(kuò)散泵來獲得高真空。由于擴(kuò)散泵油和密封橡皮墊圈的真空脂的揮發(fā)，使鏡筒內(nèi)含有大量的碳化氫分子。這些碳化氫分子落到樣品表面上形成無定形的覆蓋層，它使樣品的反差降低。這個(gè)覆蓋層受到電子束的轟擊時(shí)會(huì)分解為碳和氫。氫氣進(jìn)入真空中，而碳則留在樣品上。這種現(xiàn)象稱為“污染”。73電子顯微鏡原理2015年新共171頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第73頁(yè)!銅片連接銅棒，銅棒經(jīng)過真空密封通到鏡簡(jiǎn)外，浸在充滿液氮的杜瓦瓶中。熱量通過銅棒迅速傳走，使銅片保持在-150℃溫度。于是碳化氫分子首先凝集在冷卻的銅片表面上，從而防止這些碳化氫分子去“污染”樣品。

74電子顯微鏡原理2015年新共171頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第74頁(yè)!為了減少像差從而提高分辨本領(lǐng)，物鏡應(yīng)是強(qiáng)激勵(lì)短焦距的。高性能電鏡的物鏡最短焦距約為1-2毫米，放大率約為100—200倍，分辨本領(lǐng)約達(dá)2埃。為了減少色差，要求激勵(lì)電流高度穩(wěn)定，常要求達(dá)1×10-6／分鐘。在電鏡觀察中，像的漂移是一個(gè)很討厭的現(xiàn)象。75電子顯微鏡原理2015年新共171頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第75頁(yè)!物鏡光欄除能提高像的反差外，還起控制物鏡孔徑角的作用：通常樣品是放在物鏡的前焦面附近，而物鏡光欄放在物鏡的后焦面附近，物鏡孔徑角在焦距變化不大時(shí)，近似為光欄孔半徑（R）與物鏡焦距（f）之比，即α≈R/f。選擇合適的孔徑角是重要的，它對(duì)提高分辨本領(lǐng)和像反差有明顯的影響。76電子顯微鏡原理2015年新共171頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第76頁(yè)!電鏡總放大倍率的改變主要利用中間鏡倍率的變化來達(dá)到，電鏡的總放大率為所有透鏡放大率之積，即；M總=M0×M1×MPM0-物鏡放大率；M1-中間鏡放大率；MP-投射鏡放大率。投射鏡的作用是把中間鏡形成的二級(jí)放大像再放大投射到螢光屏上，從而形成終像。77電子顯微鏡原理2015年新共171頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第77頁(yè)!同樣在成像系統(tǒng)中也必須備有一個(gè)重要的合軸機(jī)構(gòu)。3、像的觀察和記錄系統(tǒng)

在投射鏡下面是像的觀察和記錄系統(tǒng)，終像是用螢光屏來顯示。除了用于觀察的大螢光屏外，還有一個(gè)用于聚焦的小螢光屏和放大10倍的長(zhǎng)焦距的雙目光學(xué)顯微鏡。78電子顯微鏡原理2015年新共171頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第78頁(yè)!在螢光屏下面是照相暗盒，它和電磁快門、曝光表組成像的記錄系統(tǒng)，用于把終像拍攝記錄下來。把終像拍攝下來不但能把像長(zhǎng)期保留以便研究分析，而且由于照相底片的分辨本領(lǐng)大大高于螢光屏，因此，拍攝出來的底片往往含有在螢光屏直接觀察中看不到的細(xì)節(jié)。79電子顯微鏡原理2015年新共171頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第79頁(yè)!2、真空系統(tǒng)80電子顯微鏡原理2015年新共171頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第80頁(yè)!

一個(gè)空間的真空程度與它的氣壓是密切相關(guān)。氣壓越接近常壓——大氣壓的空間的真空度就越低，反之氣壓越低，則真空度就越高。

真空度用氣壓表示。

一個(gè)大氣壓=760毫米水銀柱的壓力。國(guó)際上用“乇”（Torr）表示即：

1乇=1毫米水銀柱壓力=1/760大氣壓81電子顯微鏡原理2015年新共171頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第81頁(yè)!

電鏡的真空系統(tǒng)——是用于從鏡筒中排除空氣和其它氣體，

鏡筒內(nèi)有較高的氣壓時(shí)就會(huì)發(fā)生：①氣體分子與高速電子碰撞而散射電子；這樣會(huì)引起“炫光”或降低像的反差。②電子槍的負(fù)高壓會(huì)引起電離和放電，使電子束不穩(wěn)定或“閃爍”。②殘余氣體與熾熱的燈絲作用，不斷腐蝕燈絲，縮短其壽命。④殘余氣體會(huì)污染樣品。82電子顯微鏡原理2015年新共171頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第82頁(yè)!級(jí)：是機(jī)械泵獲得10-1-10-2乇的低真空，作為第二級(jí)泵的預(yù)真空；第二級(jí)：采用油擴(kuò)散泵使真空到達(dá)10-5乇。對(duì)于要求真空度高于10-5乇的電鏡，往往需要三級(jí)串聯(lián)系統(tǒng)，第三級(jí)：多采用吸附泵或油擴(kuò)散泵，泵系統(tǒng)通過真空管道和閥門與鏡筒連接，83電子顯微鏡原理2015年新共171頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第83頁(yè)!對(duì)于真空度高于10-5乇的真空系統(tǒng)，都用金屬墊圈或非橡膠墊圈來密封。即電子槍附近的接口用的O環(huán)不能用真空脂。（二）、電鏡的真空指示器（常稱為真空規(guī)）是用來檢測(cè)和監(jiān)視鏡簡(jiǎn)的真空狀態(tài)的，一般的真空規(guī)都是只適用于測(cè)量某一段的真空度的，因此，電鏡常用二個(gè)真空規(guī)：84電子顯微鏡原理2015年新共171頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第84頁(yè)!產(chǎn)生的原因：氣體會(huì)不斷地通過一些很小的漏氣孔進(jìn)入鏡筒，同時(shí)鏡筒內(nèi)壁表面，尤其是照相底片會(huì)不斷放出氣體使真空度下降。解決的辦法：1、在電鏡工作狀態(tài)時(shí)，真空系統(tǒng)以連續(xù)不斷地工作方式不斷把氣體排出。

（電鏡的真空系統(tǒng)是一個(gè)金屬真空系統(tǒng)，目前還未有理想的撿查漏氣的方法和儀器）。85電子顯微鏡原理2015年新共171頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第85頁(yè)!3、電子學(xué)系統(tǒng)86電子顯微鏡原理2015年新共171頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第86頁(yè)!電子學(xué)系統(tǒng)主要包括：1、交直流電源2、高壓電源3、透鏡電流電源4、真空電源與自動(dòng)控制系統(tǒng)5、束偏轉(zhuǎn)、消散器等電源6、控制系統(tǒng)7、安全系統(tǒng)和輔助電源等。87電子顯微鏡原理2015年新共171頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第87頁(yè)!第三章:電子染色技術(shù)

節(jié):電子顯微鏡標(biāo)本的正染色

第二節(jié):電子顯微鏡標(biāo)本的負(fù)染色

第三節(jié):半薄切片染色

第二部分:電鏡技術(shù)88電子顯微鏡原理2015年新共171頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第88頁(yè)!一、概述89電子顯微鏡原理2015年新共171頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第89頁(yè)!透射電鏡TEM（transmissionelectronmicroscope）

觀察細(xì)胞內(nèi)部結(jié)構(gòu)

掃描電鏡SEM（scanningelectronmicroscope)

觀察組織或細(xì)胞表面的立體結(jié)構(gòu)透射電子顯微鏡掃描電子顯微鏡電子顯微鏡的分類：

90電子顯微鏡原理2015年新共171頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第90頁(yè)!一、概述91電子顯微鏡原理2015年新共171頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第91頁(yè)!

電鏡具有很高的分辨本領(lǐng),能觀察極微小的結(jié)構(gòu)。但是電鏡不能直接觀察天然狀態(tài)下的生物標(biāo)本,必須通過各種技術(shù)將生物標(biāo)本制成特殊的電鏡生物樣品,才能放入電鏡進(jìn)行觀察,這些電鏡樣品制備技術(shù)稱為電子顯微術(shù)。

電鏡能在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域中廣泛使用,在很大程度上是由于電子顯微術(shù)的改進(jìn)和發(fā)展。電子顯微術(shù)種類很多,這里僅介紹幾種常用的技術(shù)。一、概述92電子顯微鏡原理2015年新共171頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第92頁(yè)!一、電子顯微鏡的概況

透射電鏡的點(diǎn)分辨率達(dá)到了2-3A,晶格分辯率已達(dá)到1A左右,已使人們能用電鏡直接觀察原子象；

除透射電鏡外,發(fā)展了多種電鏡,如掃描電鏡、掃描透射電鏡、分析電鏡等,使我們能對(duì)樣品進(jìn)行綜合研究。一、概述93電子顯微鏡原理2015年新共171頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第93頁(yè)!一、概述94電子顯微鏡原理2015年新共171頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第94頁(yè)!一、概述95電子顯微鏡原理2015年新共171頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第95頁(yè)!3、超高壓透射電鏡：已有500KV、1000KV和3000KV的超高壓電鏡。

這種電鏡具有穿透能力強(qiáng)、輻射損傷小、可以配備環(huán)境樣品室及進(jìn)行各種動(dòng)態(tài)觀察等優(yōu)點(diǎn),分辨率也已達(dá)到或超過100KV電鏡的水平。

在超高壓電鏡上附加充氣樣品室,使人們有可能觀察活細(xì)胞內(nèi)超微結(jié)構(gòu)的動(dòng)態(tài)變化,對(duì)生物醫(yī)學(xué)工作者很有吸引力。這種電鏡龐大而且昂貴,遠(yuǎn)非一般實(shí)驗(yàn)室所能裝備。

一、概述96電子顯微鏡原理2015年新共171頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第96頁(yè)!97電子顯微鏡原理2015年新共171頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第97頁(yè)!該電鏡的開放管理時(shí)，該電鏡的技術(shù)工作委員會(huì)主任市野漱告訴我們，他的電鏡每天24小時(shí)向“全世界”開放。

盡管是高精度特大型電鏡，他們?nèi)匀粚?shí)行用戶經(jīng)培訓(xùn)合格后自行上機(jī)的開放模式。

原則上，電鏡實(shí)行測(cè)試收費(fèi)管理，但他們電鏡開放的重點(diǎn)是從事高水平的測(cè)試服務(wù)與科學(xué)研究。

98電子顯微鏡原理2015年新共171頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第98頁(yè)!可以根據(jù)用戶項(xiàng)目水平的高低，他們可以采用合作方式開展測(cè)試研究，甚至免費(fèi)提供測(cè)試和研究。正由于他們有這樣的開放與合作原則，多年來，他們的電鏡在高水平研究方面發(fā)揮了重要作用，取得了許多世界一流的學(xué)術(shù)成果。99電子顯微鏡原理2015年新共171頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第99頁(yè)!國(guó)外實(shí)驗(yàn)室倡導(dǎo)電子顯微鏡室對(duì)外開放：1、高年級(jí)學(xué)生2、研究生3、博士生4、科研人員100電子顯微鏡原理2015年新共171頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第100頁(yè)!101電子顯微鏡原理2015年新共171頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第101頁(yè)!102電子顯微鏡原理2015年新共171頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第102頁(yè)!103電子顯微鏡原理2015年新共171頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第103頁(yè)!104電子顯微鏡原理2015年新共171頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第104頁(yè)!105電子顯微鏡原理2015年新共171頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第105頁(yè)!106電子顯微鏡原理2015年新共171頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第106頁(yè)!107電子顯微鏡原理2015年新共171頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第107頁(yè)!108電子顯微鏡原理2015年新共171頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第108頁(yè)!109電子顯微鏡原理2015年新共171頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第109頁(yè)!110電子顯微鏡原理2015年新共171頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第110頁(yè)!一、概述111電子顯微鏡原理2015年新共171頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第111頁(yè)!一、概述112電子顯微鏡原理2015年新共171頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第112頁(yè)!（四）掃描透射電鏡

掃描電鏡中電子射線作用于樣品后,其中一部分電子可透過樣品成為透射電子,將透過樣品的透射電子和散射電子用檢測(cè)器接收成像,即成為掃描透射電鏡。

這種電鏡一般用場(chǎng)發(fā)射電子槍,兼有透射電鏡、掃描電鏡和分析電鏡的特點(diǎn),能觀察較厚的樣品,分辨本領(lǐng)和成象質(zhì)量都很好,是近年來電鏡技術(shù)的最大改進(jìn)之一。

一、概述113電子顯微鏡原理2015年新共171頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第113頁(yè)!2、負(fù)染色技術(shù)

利用電子密度比標(biāo)本高的重金屬鹽（如磷鴿酸納、醋酸鈾等）將生物標(biāo)本包圍起來,增強(qiáng)背景散射電子的能力以提高反差,在黑暗的背景下顯示標(biāo)本的形態(tài)結(jié)構(gòu),稱負(fù)染色技術(shù)。

這一技術(shù)操作簡(jiǎn)便,主要用于顆粒狀標(biāo)本（如細(xì)菌、病毒、分離細(xì)胞器等）的研究。

（一）與透射電鏡有關(guān)的電子顯微術(shù)114電子顯微鏡原理2015年新共171頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第114頁(yè)!5、免疫電鏡技術(shù)

這是一種使抗原在超微結(jié)構(gòu)水平上定位的技術(shù),應(yīng)用與抗原相應(yīng)的標(biāo)記抗體,在電鏡下觀察標(biāo)記物的位置,從而定位相應(yīng)抗原。

這一技術(shù)有靈敏度高、特異性強(qiáng)的特點(diǎn)。

（一）與透射電鏡有關(guān)的電子顯微術(shù)115電子顯微鏡原理2015年新共171頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第115頁(yè)!2、生物標(biāo)本割裂技術(shù)

將生物標(biāo)本放在特殊包埋劑中經(jīng)冷凍或其他方法國(guó)化,然后把固化的標(biāo)本割裂,暴露組織和細(xì)胞的內(nèi)部結(jié)構(gòu),再經(jīng)干燥和導(dǎo)電后在掃描電鏡下觀察。

這一技術(shù)使掃描電鏡能觀察生物標(biāo)本的內(nèi)部結(jié)構(gòu),目前最常用的是冷凍割裂技術(shù)。

（二）與掃描電鏡有關(guān)的電子顯微術(shù)116電子顯微鏡原理2015年新共171頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第116頁(yè)!對(duì)光鏡下已經(jīng)發(fā)現(xiàn)的細(xì)胞器如線粒體、中心體等的結(jié)構(gòu)和功能,在電鏡下有了新的和更深入的了解；

對(duì)光鏡下爭(zhēng)論不休的細(xì)胞器如高爾基體,在電鏡下得到了證實(shí)并作了深入的研究；

在電鏡下發(fā)現(xiàn)了很多新的細(xì)胞器和結(jié)構(gòu),如內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、微體、微管、微絲等；電鏡技術(shù)還對(duì)細(xì)胞的膜系統(tǒng)、細(xì)胞骨架和細(xì)胞聯(lián)結(jié)的研究起著重要作用。

采用多種電子顯微術(shù)相結(jié)合,使人們能夠?qū)?xì)胞各部分的結(jié)構(gòu)、代謝和功能聯(lián)系起來進(jìn)行動(dòng)態(tài)的研究,從而極大地豐富了細(xì)胞生物學(xué)的內(nèi)容。

三、電鏡技術(shù)在生物醫(yī)學(xué)上的應(yīng)用117電子顯微鏡原理2015年新共171頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第117頁(yè)!（三）在微生物學(xué)中的應(yīng)用

電鏡技術(shù)在微生物學(xué)中的應(yīng)用主要包括兩個(gè)方面：

對(duì)光學(xué)顯微鏡下看得見的原蟲、真菌、細(xì)菌等作進(jìn)一步的超微結(jié)構(gòu)研究；

對(duì)病毒的研究?，F(xiàn)以病毒研究為例,說明電鏡技術(shù)在微生物學(xué)中的應(yīng)用。

三、電鏡技術(shù)在生物醫(yī)學(xué)上的應(yīng)用118電子顯微鏡原理2015年新共171頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第118頁(yè)!一、透射電子顯微鏡原理透射電子顯微鏡:簡(jiǎn)稱“透鏡”119電子顯微鏡原理2015年新共171頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第119頁(yè)!電鏡與光鏡主要區(qū)別顯微鏡分辨本領(lǐng)光源透鏡真空成像原理LMEM200nm0.1nm可見光（400-700）電子束（0.01-0.9）玻璃透鏡電磁透鏡不要求真空要求真空利用樣品對(duì)光的吸收形成明暗反差和顏色變化利用樣品對(duì)電子的散射和透射形成明暗反差120電子顯微鏡原理2015年新共171頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第120頁(yè)!在光鏡中：光束透過樣品時(shí)，由于樣品與光子流的相互作用產(chǎn)生不同程度的吸收、反射、折射和散射，其中主要是樣品各部分對(duì)光的吸收特性不同而形成明暗不同的像。吸收光線少的部位，其像明亮，吸收光線多的部位，像黑暗。電子顯微鏡與光學(xué)顯微鏡的區(qū)別

121電子顯微鏡原理2015年新共171頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第121頁(yè)!電子束投射到樣品時(shí)，可隨組織構(gòu)成成分的密度不同而發(fā)生相應(yīng)的電子發(fā)射，如電子束投射到質(zhì)量大的結(jié)構(gòu)時(shí)，電子被散射的多，因此投射到熒光屏上的電子少而呈暗像，電子照片上則呈黑色。稱電子密度高（electrondense）。反之，則稱為電子密度低（electronlucent）。122電子顯微鏡原理2015年新共171頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第122頁(yè)!

成像電子通過樣品時(shí)，所碰到的原子數(shù)目越多，散射的可能性就越大。散射量和樣品的厚度成正比。

原子核的大小和原子序數(shù)直接有關(guān)，就是和樣品本身的密度有關(guān)。

原子核越大，它帶的正電越多，則核周圍電子云中的電子也就越多，這樣散射的機(jī)率就越大。電鏡成象的原理123電子顯微鏡原理2015年新共171頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第123頁(yè)!

由于物體上不同部位的結(jié)構(gòu)不同，它們散射電子的能力也各不相同，結(jié)果使透過樣品的電子束發(fā)生疏密的差別。

在散射電子能力強(qiáng)的地方，透過去的電子數(shù)目就少，因而打在熒光屏上所發(fā)出的光就弱，顯現(xiàn)為暗區(qū)；

而散射電子弱的地方，透過的電子數(shù)目多，打在熒光屏上所發(fā)出的光就強(qiáng)，顯現(xiàn)為亮區(qū)。

這樣便在終像上造成了有亮有暗的區(qū)域，因而出現(xiàn)了反差，人眼就可以辨別。電鏡成象的原理124電子顯微鏡原理2015年新共171頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第124頁(yè)!

樣品被切成菲薄的切片，質(zhì)量厚度很小，電子散射能力很弱，因而反差很低，所以必須增加生物樣品的相對(duì)散射能力。

在樣品制備過程中要用重金屬進(jìn)行染色，以提高樣品的散射能力。電鏡成象的原理125電子顯微鏡原理2015年新共171頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第125頁(yè)!

透射電子顯微鏡具有和光學(xué)顯微鏡相似結(jié)構(gòu)系統(tǒng)，不同的是：1、用電子射線代替了照明的光線，2、用電磁透鏡代替光學(xué)顯微鏡的聚光鏡、物鏡和目鏡，3、用熒光屏代替肉眼直接觀察，4、使用了極短的電子波，能獲得極高的分辨本領(lǐng)。5、結(jié)構(gòu)復(fù)雜。2、透射電子顯微鏡的結(jié)構(gòu)126電子顯微鏡原理2015年新共171頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第126頁(yè)!

電子顯微鏡的鏡筒內(nèi)部要求高度真空，并且要有一整套的供電系統(tǒng)。

127電子顯微鏡原理2015年新共171頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第127頁(yè)!一、電子束和電磁透鏡第二節(jié)：透射電子顯微鏡128電子顯微鏡原理2015年新共171頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第128頁(yè)!

電子束實(shí)際上是一種陰極射線，是帶負(fù)電荷的粒子，它和其它的光線一樣，具有雙重性:

1、具有波動(dòng)性，

2、具有粒子性。一、電子束和電磁透鏡129電子顯微鏡原理2015年新共171頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第129頁(yè)!如果高速運(yùn)動(dòng)的粒子是電子，那么，電子在真空中運(yùn)動(dòng)的速度與加速電壓有關(guān)，根據(jù)能量守恒定律:

e是電子的電荷絕對(duì)值，

V是加速電壓(KV)一、電子束和電磁透鏡130電子顯微鏡原理2015年新共171頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第130頁(yè)!根據(jù)上述公式：

當(dāng)V=50KV的時(shí)候，λ=0.053埃，

當(dāng)V=100KV的時(shí)候，λ=0.037埃。

可見，加速電壓越高，電子束的波長(zhǎng)越短。

現(xiàn)將由上式計(jì)算得出的電子束波長(zhǎng)值列入附表：一、電子束和電磁透鏡131電子顯微鏡原理2015年新共171頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第131頁(yè)!電子是帶負(fù)電荷的粒子，其運(yùn)動(dòng)方式不同于光，電子的運(yùn)動(dòng)主要受所處磁場(chǎng)和電場(chǎng)強(qiáng)度的影響，而改變其行進(jìn)方向。

德國(guó)物理學(xué)家Busch早在1926年即已指出:“具有軸對(duì)稱性的磁場(chǎng)對(duì)電子束說來起著透鏡的作用”。他從理論上奠定了可利用磁場(chǎng)作為電子透鏡的基礎(chǔ)。一、電子束和電磁透鏡132電子顯微鏡原理2015年新共171頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第132頁(yè)!電鏡的電磁透鏡在線圈外包有軟鐵的屏蔽外殼，線圈內(nèi)側(cè)多數(shù)裝有高精度加工的鐵鈷合金極靴，極靴的作用是使形成的高強(qiáng)度磁場(chǎng)盡可能集中在沿軸的-個(gè)很窄的范圍內(nèi)。

極靴的形狀直接影響成象質(zhì)量，所以，極靴(特別是物鏡成像極靴)是電子顯微鏡中最重要的部件。一、電子束和電磁透鏡133電子顯微鏡原理2015年新共171頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第133頁(yè)!當(dāng)線圈中通以電流時(shí)，線圈周圍形成磁場(chǎng)，從線圈中心軸某一點(diǎn)發(fā)出的電子，在磁場(chǎng)中沿螺旋線軌跡前進(jìn)，然后會(huì)聚在中心軸的其它一點(diǎn)上。

電子束來說，磁場(chǎng)起著透鏡的作用，有聚焦的特性，故稱之為“電磁透鏡”。一、電子束和電磁透鏡134電子顯微鏡原理2015年新共171頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第134頁(yè)!一、電子束和電磁透鏡135電子顯微鏡原理2015年新共171頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第135頁(yè)!在理想的情況下，電鏡中的物鏡、中間鏡和投射鏡可以利用光學(xué)中透鏡成像公式，與光學(xué)的簡(jiǎn)單作圖法相似：

一、電子束和電磁透鏡136電子顯微鏡原理2015年新共171頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第136頁(yè)!二、電鏡成象的原理1-1、球面象差137電子顯微鏡原理2015年新共171頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第137頁(yè)!二、電鏡成象的原理4、象散138電子顯微鏡原理2015年新共171頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第138頁(yè)!二、電鏡成象的原理6、焦深139電子顯微鏡原理2015年新共171頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第139頁(yè)!電鏡是以電子束為照射源，當(dāng)由熱陰極發(fā)射的電子，在幾十到幾百萬伏電壓作用下，經(jīng)電子聚光鏡聚焦成電子束，以較高的速度投射到樣品上，并和樣品中的原子發(fā)生碰撞產(chǎn)生了一系列的現(xiàn)象，形成了反差。二、電鏡成象的原理140電子顯微鏡原理2015年新共171頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第140頁(yè)!對(duì)于電子來說，物體就好象是一個(gè)實(shí)體，它在空間的分布是非常稀疏的。當(dāng)電子束照射在樣品上的時(shí)候，大部份電子都能從原子與原子之間的空隙中穿透過去，而只有極少一部分的電子會(huì)與原子的原子核或原子軌道電子發(fā)生碰撞。二、電鏡成象的原理141電子顯微鏡原理2015年新共171頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第141頁(yè)!

如果電子是和原子核發(fā)生碰撞，電子基本上不損失能量，而只是改變運(yùn)動(dòng)方向，這種碰撞稱為彈性碰撞，此電子發(fā)生了“彈性散射”作用。

如果電子是和軌道電子碰撞，電子不僅會(huì)改變?cè)瓉磉\(yùn)動(dòng)的方向，而且還會(huì)損失一部分能量，這種碰撞稱為非彈性碰撞，此電子發(fā)生了“非彈性散射”作用。二、電鏡成象的原理142電子顯微鏡原理2015年新共171頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第142頁(yè)!三、電鏡的主要構(gòu)成部件及性能第二節(jié)：透射電子顯微鏡143電子顯微鏡原理2015年新共171頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第143頁(yè)!電鏡的主要構(gòu)成部件及性能144電子顯微鏡原理2015年新共171頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第144頁(yè)!機(jī)械泵油擴(kuò)散泵管道及自動(dòng)閥門系統(tǒng)冷阱，預(yù)抽室，真空干燥器真空檢測(cè)系統(tǒng)（第二部分）2、真空系統(tǒng)145電子顯微鏡原理2015年新共171頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第145頁(yè)!JEOLJEM100CX-II透射電鏡146電子顯微鏡原理2015年新共171頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第146頁(yè)!147電子顯微鏡原理2015年新共171頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第147頁(yè)!一、電子光學(xué)系統(tǒng)148電子顯微鏡原理2015年新共171頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第148頁(yè)!透射電子顯微鏡的結(jié)構(gòu)1．陰極組件2．陽(yáng)極3．聚光鏡4．第二聚光鏡5．聚光鏡可動(dòng)光欄6．第二聚光鏡消散器7.擺動(dòng)器8．樣品架9．物鏡可動(dòng)光欄10．物鏡消散器11．物鏡12．視野光欄13．中間鏡14．第二中間鏡15．投影鏡16．雙目顯微鏡17.快門18．觀察窗19．熒光屏20．照相室21．底片暗盒149電子顯微鏡原理2015年新共171頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第149頁(yè)!（1）電子槍：

它是電鏡的照明源，其重要性僅次于物鏡。因?yàn)殡婄R的放大率很高，而終像的亮度是電子透過樣品后亮度的1／M2倍（M是電鏡總放大率）。而且電鏡的孔徑角很小，因此，要求電子槍能產(chǎn)生很亮(即單位立體角的電流密度很高)的細(xì)電子束。電子槍由燈絲陰極、柵極(或稱韋氏圓筒)和加速陽(yáng)極組成，參閱圖1-19。150電子顯微鏡原理2015年新共171頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第150頁(yè)!

燈絲是用0.1毫米的鎢絲做成V字形，通電加熱至2,500-2,800K時(shí)，在尖端即產(chǎn)生熱電子發(fā)射，形成照明束。在燈絲下方有一加速電極——陽(yáng)極，用來加速電子。電壓通常在50-100kV(千伏)之間。為了防止產(chǎn)生色差，加速電壓要求高度穩(wěn)定，其穩(wěn)定度通常要求達(dá)到10-6/分的數(shù)量級(jí)。

在燈絲和陽(yáng)極之間有一電位比陰極要負(fù)（-100—-500V)的柵極。151電子顯微鏡原理2015年新共171頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第151頁(yè)!152電子顯微鏡原理2015年新共171頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第152頁(yè)!燈絲像，中心亮斑是燈絲尖的像，顯出制造燈絲時(shí)鎢絲的拉線，周圍的“暈輪”是柵極帽的像。此燈絲像在電鏡調(diào)整中很有用。153電子顯微鏡原理2015年新共171頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第153頁(yè)!第二聚光鏡（C2）是一個(gè)弱透鏡，采用長(zhǎng)焦距的弱透鏡是為了使照明孔徑角足夠小和在聚光鏡與物鏡之間提供一個(gè)較大的樣品空間，以便能夠放進(jìn)樣品臺(tái)以及其它的附件。第二聚光鏡用以控制照明亮度、照明孔徑角和照明斑的尺寸，但只能在聚光鏡決定的范圍內(nèi)變化照明斑的大小。154電子顯微鏡原理2015年新共171頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第154頁(yè)!電子槍和聚光鏡（C1和C2）都裝備有平移和傾斜的調(diào)整機(jī)構(gòu)（機(jī)械式的或電磁式的），以進(jìn)行相互之間或與物鏡之間進(jìn)行合軸調(diào)整。

155電子顯微鏡原理2015年新共171頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第155頁(yè)!電鏡的樣品載于銅網(wǎng)上，銅網(wǎng)放在樣品架（或稱樣品筒）上。樣品架如從上向下落入物鏡中，稱為頂落式。頂落式由于穩(wěn)定性較好，能獲得較高分辨率。樣品架如從側(cè)面插進(jìn)物鏡中稱側(cè)插式。側(cè)插式樣品架便于樣品傾斜，旋轉(zhuǎn)等，適用于分析性電鏡。

156電子顯微鏡原理2015年新共171頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第156頁(yè)!在一些臟的鏡簡(jiǎn)中，“污染”引起的碳的沉積層可達(dá)每秒5A的速度生長(zhǎng)?！拔廴尽睂优c樣品一起成像顯著降低分辨本領(lǐng)。因此，需要防污染裝置。它是一塊盡可能靠近樣品的冷凍金屬塊。通常用金屬銅制成，中央有一小孔以便電子能正常通過。銅片放在樣品上方或下方，或者上下方各放一塊。157電子顯微鏡原理2015年新共171頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第157頁(yè)!（2）物鏡：在樣品室下面是物鏡。其作用有二種：形成樣品的級(jí)放大像和通過調(diào)節(jié)物鏡線圈的激勵(lì)電流，相應(yīng)地改變物鏡的焦距從而對(duì)像進(jìn)行聚焦。物鏡是電鏡的最關(guān)鍵部分，由它獲得幅具有一定分辨本領(lǐng)的電子放大像，物鏡中任何缺陷都將被成像系統(tǒng)其它透鏡進(jìn)一步放大。電鏡的分辨本領(lǐng)主要取決于物鏡的分辨本領(lǐng)。158電子顯微