試述電子顯微鏡概況

1、一、試述電子顯微鏡概況答題要點：1 透射電鏡（ TEM ）透射電鏡即透射電子顯微鏡（ TransmissionElectronMicroscope ，簡稱 TEM ），通常 稱作電子顯微鏡或電鏡（ EM ），是使用最為廣泛的一類電鏡。它的主要特點是利用電子射 線（或稱電子束也稱電子波）穿透樣品，而后經(jīng)多級電子放大后成像于熒光屏。它的主要優(yōu) 點是分辨率高，可用來觀察組織和細胞內(nèi)部的超微結(jié)構(gòu)以及微生物和生物大分子的全貌，在 生命科學領(lǐng)域中應用最為廣泛。根據(jù)加速電壓的大小，又可將 TEM 分為一般 TEM （加速電 壓小于120KV ）、高壓TEM （加速電壓在120KV500KV之間）和超高壓TE

2、M （加速電壓 大于 500KV ）。1）一般 TEM 。最常用的是 100KV 電鏡。這種電鏡分辨率高（點 0.3nm ，晶格 0.14nm ）， 但穿透本領(lǐng)小，觀察樣品必須很薄，約為 30 100nm ，如細胞和組織的超薄切片、復型膜 和負染樣品等。這種電鏡在生命科學領(lǐng)域中應用已相當普及。2）高壓 TEM 。目前常用的是 200KV 電鏡。這種電鏡對樣品的穿透本領(lǐng)約為 100KV 電鏡的 1.6 倍，可以在觀察較厚樣品時獲得很好的分辨本領(lǐng)，從而可以對細胞結(jié)構(gòu)進行三維觀察。3 ）超高壓TEM。目前已有500KV、1000KV和3000KV的超高壓TEM。這類電鏡具有穿透 本領(lǐng)強、輻射損傷小、

3、可以配備環(huán)境樣品室及進行各種動態(tài)觀察等優(yōu)點，分辨率也已達到或 超過100KV電鏡的水平。在超高壓電鏡上附加充氣樣品室，使人們可以觀察活細胞內(nèi)的超 微結(jié)構(gòu)動態(tài)變化。2 掃描電鏡（ SEM ）掃描電鏡即掃描電子顯微鏡（ ScanningElectronMicroscope ，簡稱 SEM ），其主要是 利用電子射線轟擊樣品表面，引起二次電子等信號的發(fā)射，經(jīng)檢測裝置接收后成像的一類電 鏡。其特點是景深長，所獲得的圖像立體感強，可用來觀察生物樣品的各種形貌特征。在生 命科學研究中，采用不同的樣品制備技術(shù)可觀察不同的結(jié)構(gòu)，如用臨界點干燥法可觀察樣品 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

4、型方法可觀察管腔內(nèi)表面的結(jié) 構(gòu)等。1）一般 SEM 。目前一般掃描電鏡采用熱發(fā)射電子槍，分辨率為 6nm 左右，若采用六硼化鑭 電子槍，分辨率可提高到 45nm。這種電鏡在生命科學領(lǐng)域中的應用也已相當普及。2 ）場發(fā)射電子槍 SEM 。由于場發(fā)射電子槍具有亮度高、能量分散少，陰極源尺寸小等優(yōu)點，這種電鏡的分辨率已達到3nm。場發(fā)射電子槍 SEM的另一個優(yōu)點是可以在低加速電壓下進行高分辨率觀察，因此可以直接觀察絕緣體而不發(fā)生充、放電現(xiàn)象。3 ）生物用 SEM 。這種 SEM 備有冰凍冷熱樣品臺，可把含水生物樣品迅速冷凍并對冰凍樣品 進行觀察，可以減少化學處理引起的人為變化，使觀察樣品更接近于自然

5、狀態(tài)。如要觀察內(nèi) 部結(jié)構(gòu)，還可用冷刀把樣品進行切開，加溫使冰升華，并在其上噴鍍一層金屬再進行觀察， 所有這些過程都在 SEM 中不破壞真空的狀態(tài)下進行。3電子探針電子探針主要用于探測微小區(qū)域的元素成分。其原義僅是一個物理學名詞，意指聚焦了的電子束。當電子束照射樣品表面時，可激發(fā)X射線，X射線光量子的能量及波長與元素的原子序數(shù)有關(guān)，稱為特征 X射線。采用晶體分光光譜法測定X射線的波長和強度來分析樣品成分的儀器，稱為X射線分光光譜儀或電子探針；用鋰漂移硅探頭測定X射線能量和強度的儀器稱為X射線能譜儀。4分析電鏡分析電鏡是利用電子射線轟擊樣品所產(chǎn)生的X射線或俄歇電子對樣品元素進行分析的一類電鏡。其特

6、點是能在觀察超微結(jié)構(gòu)的同時，對樣品中一個極微小的區(qū)域進行化學分析，從 而在超微結(jié)構(gòu)水平上測定各種細胞結(jié)構(gòu)的化學成分及其變化規(guī)律。1）分析TEM。在TEM上配備X射線能譜儀后即成為分析TEM，目前很多100KV和 200KVTEM都可以裝上X射線檢測附件，進行樣品的元素分析。2 ）分析SEM。在SEM上配備X射線能譜儀后，便可兼有電子探針分析樣品化學成分的功 能。3）掃描俄歇電鏡。把 SEM 與俄歇電子能量分析儀相結(jié)合，即成為掃描俄歇電鏡，它能對樣 品表面進行微區(qū)元素分析，是一種表面微觀分析電鏡。5 掃描透射電鏡SEM 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

7、透射電子和散射電子用檢測器接收成像，即成為掃描透射電鏡。這種電鏡一般用場發(fā)射 電子槍，兼有 TEM 、SEM 和分析電鏡的特點，能觀察較厚的樣品，分辨本領(lǐng)和成像質(zhì)量都 很好，是近年來電鏡技術(shù)的最大改進之一。二、試述常用電子顯微術(shù) 答題要點：（一）與 TEM 有關(guān)的電子顯微術(shù)1 超薄切片技術(shù)。由于電子射線穿透本領(lǐng)很差，對厚于0.1卩的切片就很難透過。因此，必須把生物標本切得很薄才能在 TEM 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，將生物標本切成薄于0.1卩的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

8、 一種技術(shù)。2 .負染色技術(shù)。利用電子密度比標本高的重金屬鹽（如磷鎢酸鈉、醋酸鈾等）將生物標本 包圍起來，增強背景散射電子的能力以提高反差，在黑暗的背景下顯示標本的形態(tài)結(jié)構(gòu)，稱 負染色技術(shù)。這一技術(shù)操作簡便，主要用于顆粒狀標本（如細菌、病毒、分離細胞器等）的 研究。3 冷凍蝕刻技術(shù)。在快速冷凍下對生物樣品進行斷裂、蝕刻和復型，制備生物樣品復型膜 的技術(shù)稱冷凍蝕刻技術(shù)。在電鏡下觀察復型膜可獲得立體感強的超微結(jié)構(gòu)圖像，主要用于生 物膜結(jié)構(gòu)的研究。4 .電鏡細胞化學技術(shù)。在超微結(jié)構(gòu)水平上，通過電鏡細胞化學反應來研究細胞成分的分布 和變化的方法稱電鏡細胞化學技術(shù)。這一技術(shù)把細胞超微結(jié)構(gòu)與其化學組成有機

9、地結(jié)合起 來，目前主要用于研究細胞內(nèi)各種大分子物質(zhì)和酶的定位等。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)，應用與抗原相應的標記 抗體，在電鏡下觀察標記物的位置，從而定位相應抗原。這一技術(shù)具有靈敏度高、特異性強 的特點。6 電鏡放射自顯影技術(shù)。這是電鏡技術(shù)與放射自顯影技術(shù)相結(jié)合，觀察放射性物質(zhì)在超微 結(jié)構(gòu)水平上的定位和變化，從而了解細胞的各種代謝活動。這一技術(shù)使結(jié)構(gòu)與功能的研究結(jié) 合起來，是一種動態(tài)的研究方法。（二）與 SEM 有關(guān)的電子顯微術(shù)1. SEM常規(guī)制樣技術(shù)。SEM適合于研究生物樣品的表面特征，樣品制備包括樣品觀察面的暴露、固定、干燥和導電等步驟，使表面特征充分暴露而不變形。這一技術(shù)是SEM樣品制備的常規(guī)技術(shù)，主要用于組織、細胞、寄生蟲等表面形貌的研究。2. 生物標本割裂技術(shù)。將生物標本放在特殊包埋劑中經(jīng)冷凍或其他方法固化，然后把固化的標本割裂，暴露組織和細胞的