透射電鏡的原理與演示.

1、(resolution)：指顯微鏡能將近鄰的兩個(gè)質(zhì)：指顯微鏡能將近鄰的兩個(gè)質(zhì)點(diǎn)分辨清楚的能力點(diǎn)分辨清楚的能力, 通常是用相鄰兩點(diǎn)間通常是用相鄰兩點(diǎn)間的距離的距離(D)來表示。來表示。N.A.0.612D 光源的波長光源的波長鏡口率鏡口率(N.A.)可見光波長為可見光波長為400700nm (平均平均550nm) 取決于鏡口角和物鏡與標(biāo)本間介質(zhì)的折射率取決于鏡口角和物鏡與標(biāo)本間介質(zhì)的折射率 2sin. nAN鏡口角鏡口角物鏡與標(biāo)本之間介質(zhì)的折射率物鏡與標(biāo)本之間介質(zhì)的折射率空氣的折射率為空氣的折射率為1水為水為1.33香柏油為香柏油為1.515 -溴萘為溴萘為1.66 光鏡分辨力的最小數(shù)值：光鏡分

2、辨力的最小數(shù)值：一般光鏡設(shè)計(jì)的最大放大倍數(shù)為一般光鏡設(shè)計(jì)的最大放大倍數(shù)為1,0001,500 指本來用肉眼看不清楚的物體經(jīng)顯微指本來用肉眼看不清楚的物體經(jīng)顯微鏡放大成像后可以分辨清楚的放大鏡放大成像后可以分辨清楚的放大指本來用肉眼能看清楚的物體經(jīng)放大指本來用肉眼能看清楚的物體經(jīng)放大鏡、幻燈機(jī)或投影儀等放大成像后可鏡、幻燈機(jī)或投影儀等放大成像后可以分辨得更清楚的放大。以分辨得更清楚的放大。 名名 稱稱波長波長(nm)電子束的波長與發(fā)射電子電子束的波長與發(fā)射電子束的電壓平方根成反比：束的電壓平方根成反比： 1 V1,000,0001,000放大倍數(shù)放大倍數(shù)0.1nm0.20.1 m分分 辨辨 力力

3、電聚焦機(jī)械聚焦聚焦方式聚焦方式短：短：0.0030.008長：長：200750波長波長(nm)電子顯微鏡電子顯微鏡光學(xué)顯微鏡光學(xué)顯微鏡根據(jù)電子束和樣品之間作用方式的不同，可將根據(jù)電子束和樣品之間作用方式的不同，可將電鏡分為電鏡分為4 4大類大類: : 1) 物體透射電子物體透射電子2) 物體發(fā)射電子物體發(fā)射電子3) 物體反射電子物體反射電子4) 物體吸收電子物體吸收電子觀察和分析樣品的內(nèi)部結(jié)構(gòu)觀察和分析樣品的內(nèi)部結(jié)構(gòu)觀察和分析樣品的表面立體形貌觀察和分析樣品的表面立體形貌真空系統(tǒng)真空系統(tǒng)供電及保護(hù)系統(tǒng)供電及保護(hù)系統(tǒng)電子照明系統(tǒng)電子照明系統(tǒng)成象系統(tǒng)成象系統(tǒng)觀察記錄系統(tǒng)觀察記錄系統(tǒng) 電子照明系統(tǒng)電

4、子照明系統(tǒng)成象系統(tǒng)成象系統(tǒng)觀察記錄系統(tǒng)觀察記錄系統(tǒng)真空系統(tǒng)真空系統(tǒng)供電及供電及保護(hù)系統(tǒng)保護(hù)系統(tǒng)透鏡系統(tǒng)或透鏡系統(tǒng)或電子光學(xué)系統(tǒng)電子光學(xué)系統(tǒng) 一般電鏡一般電鏡超高壓電鏡超高壓電鏡真空系統(tǒng)真空系統(tǒng)= 防止燈絲的氧化損傷；防止燈絲的氧化損傷； = 確保電子束在運(yùn)行過程中的運(yùn)動(dòng)軌跡不受空氣分子干擾；確保電子束在運(yùn)行過程中的運(yùn)動(dòng)軌跡不受空氣分子干擾； = 去除空氣分子對(duì)樣品的污染。去除空氣分子對(duì)樣品的污染。 1.3 10-12Pa1 Pa 1.3 10-510-6Pa;1.3 10-6Pa 1.3 10-7 10-9Pa1.3 10-9Pa 1.3 10-10Pa產(chǎn)生高速電子產(chǎn)生高速電子控制高速電子束的

5、運(yùn)動(dòng)軌跡控制高速電子束的運(yùn)動(dòng)軌跡一般電鏡均擁有兩個(gè)電源：一般電鏡均擁有兩個(gè)電源：一旦電鏡的某一部分發(fā)生故障一旦電鏡的某一部分發(fā)生故障, , 電鏡的保護(hù)系統(tǒng)電鏡的保護(hù)系統(tǒng)會(huì)讓其自動(dòng)緊急關(guān)機(jī)和斷電會(huì)讓其自動(dòng)緊急關(guān)機(jī)和斷電, , 以免損傷電鏡以免損傷電鏡！穩(wěn)壓和穩(wěn)流裝置：穩(wěn)壓和穩(wěn)流裝置：保證電壓和電流的高度穩(wěn)定保證電壓和電流的高度穩(wěn)定 保護(hù)與控制系統(tǒng)：保護(hù)與控制系統(tǒng)：產(chǎn)生高壓電子束產(chǎn)生高壓電子束會(huì)聚高壓電子束，以得到極細(xì)而均勻的電子束流會(huì)聚高壓電子束，以得到極細(xì)而均勻的電子束流第一聚光鏡第一聚光鏡：將電子束的直徑縮?。簩㈦娮邮闹睆娇s小2060倍倍第二聚光鏡第二聚光鏡：將電子束的直徑擴(kuò)大：將電子束的

6、直徑擴(kuò)大12倍倍第二聚光鏡第二聚光鏡放大放大第一聚光鏡第一聚光鏡縮小縮小高壓高壓(V)高高 壓壓電子束電子束燈絲燈絲柵板柵板陽極陽極電子槍電子槍冷阱冷阱樣品放置室樣品放置室液氮罐液氮罐金屬導(dǎo)桿金屬導(dǎo)桿放大放大50倍倍放大放大3倍倍放大放大15倍倍放大放大200倍倍500,000倍倍物鏡物鏡中間鏡中間鏡I I中間鏡中間鏡II II投影鏡投影鏡吸附樣品室中的少量空氣分子吸附樣品室中的少量空氣分子以提高真空度以提高真空度降低溫度可防止電子的熱漂移降低溫度可防止電子的熱漂移銅網(wǎng)銅網(wǎng)樣品樣品注意注意：電鏡照相與普通照相不同，圖像的反襯度最低時(shí)電鏡照相與普通照相不同，圖像的反襯度最低時(shí)才是正聚焦；且底片還

7、必須要經(jīng)過預(yù)干燥處理才是正聚焦；且底片還必須要經(jīng)過預(yù)干燥處理透過樣品的電子打到熒透過樣品的電子打到熒光屏上可顯示出反映樣光屏上可顯示出反映樣品真實(shí)結(jié)構(gòu)的圖像品真實(shí)結(jié)構(gòu)的圖像保護(hù)眼睛保護(hù)眼睛用于放大投到熒光屏上的圖像用于放大投到熒光屏上的圖像電子形成的熒光圖像衰減速度很快，一旦電子形成的熒光圖像衰減速度很快，一旦觀察到理想的結(jié)構(gòu)圖像就需要盡快照相觀察到理想的結(jié)構(gòu)圖像就需要盡快照相獲得高分辨率的圖像：獲得高分辨率的圖像：v使用電子槍發(fā)射出了波長極短的電子波使用電子槍發(fā)射出了波長極短的電子波v利用電磁透鏡可對(duì)電子束進(jìn)行聚焦、放大和成像利用電磁透鏡可對(duì)電子束進(jìn)行聚焦、放大和成像高速電子束高速電子束 透

8、射樣品透射樣品電能轉(zhuǎn)變成光能電能轉(zhuǎn)變成光能圖像各處濃淡的不同真實(shí)反映圖像各處濃淡的不同真實(shí)反映了樣品不同部位的物質(zhì)結(jié)構(gòu)了樣品不同部位的物質(zhì)結(jié)構(gòu)高壓電子槍高壓電子槍高速電子束高速電子束電磁透鏡電磁透鏡樣品樣品電子束發(fā)生投射電子束發(fā)生投射熒光屏熒光屏濃淡不同的圖像濃淡不同的圖像微管蛋白的免疫熒光照片微管蛋白的免疫熒光照片肉眼肉眼玻璃透鏡玻璃透鏡(目鏡目鏡)投影鏡投影鏡玻璃透鏡玻璃透鏡(物鏡物鏡)樣品樣品玻璃透鏡玻璃透鏡(聚光鏡聚光鏡)光源光源 (鹵燈或汞燈鹵燈或汞燈) 高壓電子槍高壓電子槍樣品樣品電磁電磁透鏡透鏡束偏轉(zhuǎn)器束偏轉(zhuǎn)器圖像投到圖像投到視屏上視屏上熒光屏熒光屏電子光學(xué)系統(tǒng)電子光學(xué)系統(tǒng)電子槍

9、電子槍電磁透鏡電磁透鏡掃描線圈掃描線圈樣品室樣品室信號(hào)的收集處理及顯示系統(tǒng)信號(hào)的收集處理及顯示系統(tǒng)真空系統(tǒng)真空系統(tǒng)供電保護(hù)系統(tǒng)等供電保護(hù)系統(tǒng)等電子槍電子槍電磁透鏡電磁透鏡掃描線圈掃描線圈樣品室樣品室信號(hào)的收集處理系統(tǒng)信號(hào)的收集處理系統(tǒng)真空系統(tǒng)真空系統(tǒng)供電供電保護(hù)保護(hù)系統(tǒng)系統(tǒng)顯示系統(tǒng)顯示系統(tǒng)( (顯象管顯象管) )(110KV)電子槍燈絲電子槍燈絲電磁電磁透鏡透鏡探測(cè)器探測(cè)器電磁電磁透鏡透鏡掃描線圈的掃描線圈的束偏轉(zhuǎn)器束偏轉(zhuǎn)器樣品托樣品托樣品樣品顯象管顯象管2. 掃描電鏡的成像原理掃描電鏡的成像原理電子槍電子槍接接 受、受、轉(zhuǎn)變成光子轉(zhuǎn)變成光子放放 大、大、轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào)電子束電子

10、束電磁透鏡電磁透鏡樣品表面樣品表面次級(jí)電子信號(hào)次級(jí)電子信號(hào)探測(cè)器探測(cè)器光電倍增管光電倍增管顯象管顯象管/熒光屏熒光屏(1) 掃描電鏡所用樣品的制備方法簡便掃描電鏡所用樣品的制備方法簡便(固定、干燥和噴金固定、干燥和噴金)，不需經(jīng)過超薄切片；不需經(jīng)過超薄切片；(2) 掃描電鏡采用的是次級(jí)電子成像；掃描電鏡采用的是次級(jí)電子成像；(3) 掃描電鏡所觀察到圖像景深長，圖像富有立體感；掃描電鏡所觀察到圖像景深長，圖像富有立體感；(4) 圖像的放大倍率在很大范圍內(nèi)連續(xù)可變圖像的放大倍率在很大范圍內(nèi)連續(xù)可變(101105)；(5) 樣品的輻射損傷及污染程度小等。樣品的輻射損傷及污染程度小等。(1) 分辨率還

11、不夠高分辨率還不夠高(110nm)；(2) 只能顯示樣品的只能顯示樣品的表面形貌表面形貌，無法顯示內(nèi)部詳細(xì)結(jié)構(gòu)。，無法顯示內(nèi)部詳細(xì)結(jié)構(gòu)。v可觀察到樣品的可觀察到樣品的內(nèi)部結(jié)構(gòu)內(nèi)部結(jié)構(gòu)；v可觀察到可觀察到富有立體感的圖像富有立體感的圖像；v提高了提高了分辨率分辨率。 利用利用“復(fù)膜復(fù)膜(replica)”在透射電鏡下觀察：在透射電鏡下觀察：冰凍斷裂技術(shù)也是研究細(xì)胞內(nèi)部各種細(xì)胞器結(jié)構(gòu)冰凍斷裂技術(shù)也是研究細(xì)胞內(nèi)部各種細(xì)胞器結(jié)構(gòu) 的有用手段。的有用手段。(freeze-etching techniques)亦稱冰凍斷裂亦稱冰凍斷裂(freeze-fracture)(freeze-fracture)，是研究生物膜是研究生物膜內(nèi)部結(jié)構(gòu)的一種有用的技術(shù)，關(guān)于膜結(jié)構(gòu)的許多資料內(nèi)部結(jié)構(gòu)的一種有用的技術(shù)，關(guān)于膜結(jié)構(gòu)的許多資料即是利用這種方法取得的。即是利用這種方法取得的。將標(biāo)本于將標(biāo)本于-100干冰中或干冰中或-196液氮中，液氮中，超低溫冰凍超低溫冰凍。 然后用冰刀驟然將標(biāo)本沖斷開，升溫后冰在真空條件下然后用冰刀驟然將標(biāo)本沖斷開，升溫后冰在真空條件下迅即升華，暴露出了斷裂面結(jié)構(gòu)迅即升華，暴露出了斷裂面結(jié)構(gòu)蝕刻蝕刻(etching)。蝕刻蝕刻斷裂斷裂 蝕刻后，再向斷裂上噴