第一講電鏡技術(shù)

電鏡技術(shù)與細胞超微結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)

重慶醫(yī)科大學(xué)生命科學(xué)研究院羅子國前言電子顯微鏡（ElectronMicroscope,EM)簡稱電鏡，它是用電子束代替可見光的顯微裝置，一種高放大、高分辨的大型精密儀器。目前電鏡已廣泛應(yīng)用于包括醫(yī)學(xué)在內(nèi)的各個領(lǐng)域。EM在光學(xué)顯微鏡基礎(chǔ)上使細胞學(xué)的概念更加完善，對疾病的認識,特別是對發(fā)病機理的研究做出了巨大貢獻.為人類認識自我發(fā)揮了重要作用。第一講電鏡基本原理及在醫(yī)

學(xué)中的應(yīng)用一、細胞學(xué)理論的發(fā)展史（顯微鏡的發(fā)展史）人眼分辨率:0.2mm17世紀中葉Hooke（1665）發(fā)明L.M:0.2um19世紀中葉1861細胞學(xué)說建立1932年Ruska和Knoll發(fā)明了E.M,X121935年E.M基本定型1939年第一臺商品電鏡(德國西門子公司）分辨率優(yōu)于10nm二、電鏡基本工作原理電子顯微鏡與光學(xué)顯微鏡不同之處在于用電子束光源代替了可見光光源,通常使用熱電子發(fā)射的方法產(chǎn)生電子束,電子束具有以下基本特性:（1）.電子束由電子組成，快速運動的電子在真空中呈直線前進，并具有波動性，其波長與加速電壓有關(guān)。（2).電子束在電場或磁場中，會受到電力或磁力的作用。（3）.電子束能穿過極薄的樣品，并產(chǎn)生二次電子，背散射電子，特征X射線等。因此基于這些特性設(shè)計出的電子顯微鏡結(jié)構(gòu)非常復(fù)雜。

(一）分辨率、反差與形態(tài)研究的關(guān)系

光學(xué)顯微鏡的分辨率比較低，只能觀察到大于0.25um的結(jié)構(gòu)，主要受透鏡的像差和光波的衍射影響,要觀察細胞內(nèi)和細胞間許多結(jié)構(gòu)則無能為力。什么是分辨率呢？1、分辨率（Resolution）

又稱分辯本領(lǐng)（Resolvingpower），是將鄰近兩點清晰區(qū)分、辯認的能力，用能被辨認的鄰近兩點的距離表示。肉眼：在明視距離（25cm）時，為0.25mm；

LM：可見光的平均波長為500nm，r=λ/2，LM的極限分辨率為0.25um;EM：電子波波長短,且波長隨加速電壓的增高而更短，目前較好的電鏡分辨率為0.2nm左右,比LM提高1000倍,比人眼提高100萬倍.(注)：①由于電鏡存在各種像差（包括球差、像散等）,限制了分辨率,不能真正達到其波長的一半;②分辨率還受到許多因素的影響,如切片的厚度等，超薄切片較薄時,分辨率可達1～2.5nm,切片較厚時,實際分辨率為5～10nm.2、反差：被觀察物與其背景在亮度（黑白對比度）上有所不同，這種差別稱為反差；透射電鏡的反差主要由樣品對電子的散射產(chǎn)生。3、空放大不能提供更為清晰的圖像放大，稱為無效放大。4、不同分辨率的形態(tài)研究（二）、亞微結(jié)構(gòu)與超微結(jié)構(gòu)的概念及關(guān)系亞顯微結(jié)構(gòu)（submicroscopicstructure）：介于細胞水平和大分子水平之間的結(jié)構(gòu)；簡稱為“亞微結(jié)構(gòu)”或“亞細胞結(jié)構(gòu)（subcellullarstructure）”，也稱“細微結(jié)構(gòu)（finestructure）”超微結(jié)構(gòu)（ultrastructure）：嚴格的講，是指分子水平的結(jié)構(gòu)，目前一般書刊對亞顯微結(jié)構(gòu)和超微結(jié)構(gòu)無嚴格的界限，往往將普通光鏡分辯界限以下的結(jié)構(gòu)籠統(tǒng)稱為超微結(jié)構(gòu)。（三）、電鏡工作原理（與光鏡的比較）1、電鏡與光鏡光路圖的比較 電子顯微鏡 光學(xué)顯微鏡 照射 電子束 光束 波長 0.859nm(20kV) 500nm(可見光) 0.37nm(100kV) 200nm(紫外光)介質(zhì) 真空 空氣 透鏡 電磁透鏡 玻璃透鏡 聚焦電聚焦 機械 反差 散射吸收、衍射、相位 吸收、反射 顯像方式 熒光屏直接觀察

2、電鏡的分類（1）透射式電子顯微鏡（TransmissonEM）（2）掃描電子顯微鏡（ScanningEM）（3）分析電子顯微鏡（AnalyticalEM）（1）、透射式電子顯微鏡I、TEM的基本結(jié)構(gòu)照明系統(tǒng)（真空系統(tǒng)）——樣品室——成像系統(tǒng)——觀察記錄系統(tǒng)II、透射電鏡的成像原理III、透射電鏡的用途（2）掃描電子顯微鏡I、SEM的基本結(jié)構(gòu)照明系統(tǒng)（真空系統(tǒng)）——掃描系統(tǒng)——檢測器II、SEM的成像原理III、SEM的用途

（3）、分析電子顯微鏡分析電子顯微鏡是透射電鏡或掃描電鏡與X射線顯微分析儀相組合的一部信息綜合分析儀。X射線顯微分析儀是通過測量X射線信號的能量和強度分布對樣品進行化學(xué)成分分析的儀器。它具有分辨率高、使用方便、分析結(jié)果準確等特點。

I、波譜儀（wavelength-dispersivespectrometer，WDS）II、能譜儀（energy-dispersivespectrometer，EDS）三、電鏡在醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用

電子顯微鏡的問世為人們探索微觀世界的奧秘開