透射电镜的原理与演示PPT课件

1、(resolution)：指显微镜能将近邻的两个质：指显微镜能将近邻的两个质点分辨清楚的能力点分辨清楚的能力, 通常是用相邻两点间通常是用相邻两点间的距离的距离(D)来表示。来表示。N.A.0.612D 光源的波长镜口率(N.A.)第1页/共48页可见光波长为可见光波长为400700nm (平均平均550nm) 取决于镜口角和物镜与标本间介质的折射率取决于镜口角和物镜与标本间介质的折射率 2sin. nAN镜口角物镜与标本之间介质的折射率空气的折射率为空气的折射率为1水为水为1.33香柏油为香柏油为1.515 -溴萘为溴萘为1.66 第2页/共48页光镜分辨力的最小数值：光镜分辨力的最小数值：

2、一般光镜设计的最大放大倍数为一般光镜设计的最大放大倍数为1,0001,500 指本来用肉眼看不清楚的物体经显微指本来用肉眼看不清楚的物体经显微镜放大成像后可以分辨清楚的放大镜放大成像后可以分辨清楚的放大指本来用肉眼能看清楚的物体经放大指本来用肉眼能看清楚的物体经放大镜、幻灯机或投影仪等放大成像后可镜、幻灯机或投影仪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。 第3页/共48页名名 称称波长波长(nm)电子束的波长与发射电子电子束的波长与发射电子束的电压平方根成反比：束的电压平方根成反比： 1 V第4页/共48页1,000,0001,000放大倍数放大倍数0.1nm0.20.1 m

3、分分 辨辨 力力电聚焦机械聚焦聚焦方式聚焦方式短：短：0.0030.008长：长：200750波长波长(nm)电子显微镜电子显微镜光学显微镜光学显微镜第5页/共48页第6页/共48页根据电子束和样品之间作用方式的不同，可将电镜分为根据电子束和样品之间作用方式的不同，可将电镜分为4 4大类大类: : 1) 物体透射电子物体透射电子2) 物体发射电子物体发射电子3) 物体反射电子物体反射电子4) 物体吸收电子物体吸收电子观察和分析样品的内部结构观察和分析样品的内部结构观察和分析样品的表面立体形貌观察和分析样品的表面立体形貌第7页/共48页真空系统真空系统供电及保护系统供电及保护系统电子照明系统电子

4、照明系统成象系统成象系统观察记录系统观察记录系统 第8页/共48页电子照明系统电子照明系统成象系统成象系统观察记录系统观察记录系统真空系统真空系统供电及供电及保护系统保护系统透镜系统或透镜系统或电子光学系统电子光学系统 第9页/共48页一般电镜一般电镜超高压电镜超高压电镜真空系统真空系统= 防止灯丝的氧化损伤；防止灯丝的氧化损伤； = 确保电子束在运行过程中的运动轨迹不受空气分子干扰；确保电子束在运行过程中的运动轨迹不受空气分子干扰； = 去除空气分子对样品的污染。去除空气分子对样品的污染。 1.3 10-12Pa1 Pa 1.3 10-510-6Pa;1.3 10-6Pa 1.3 10-7

5、10-9Pa1.3 10-9Pa 1.3 10-10Pa第10页/共48页产生高速电子产生高速电子控制高速电子束的运动轨迹控制高速电子束的运动轨迹一般电镜均拥有两个电源：一般电镜均拥有两个电源：一旦电镜的某一部分发生故障一旦电镜的某一部分发生故障, , 电镜的保护系统电镜的保护系统会让其自动紧急关机和断电会让其自动紧急关机和断电, , 以免损伤电镜以免损伤电镜！稳压和稳流装置：稳压和稳流装置：保证电压和电流的高度稳定保证电压和电流的高度稳定 保护与控制系统：保护与控制系统：第11页/共48页产生高压电子束产生高压电子束会聚高压电子束，以得到极细而均匀的电子束流会聚高压电子束，以得到极细而均匀的

6、电子束流第一聚光镜第一聚光镜：将电子束的直径缩小：将电子束的直径缩小2060倍倍第二聚光镜第二聚光镜：将电子束的直径扩大：将电子束的直径扩大12倍倍第二聚光镜第二聚光镜放大放大第一聚光镜第一聚光镜缩小缩小高压高压(V)高高 压压电子束电子束灯丝灯丝栅板栅板阳极阳极电子枪电子枪第12页/共48页冷阱冷阱样品放置室样品放置室液氮罐液氮罐金属导杆金属导杆放大放大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倍倍物镜物镜中间镜中间镜I I中间镜中间镜II II投影镜投影镜吸附样品室中的少量空气分子吸附样品室中的少量空气分子以提高真空度以提高真空度降低温度可防止电子的热漂移降低温

7、度可防止电子的热漂移铜网铜网样品样品第13页/共48页注意注意：电镜照相与普通照相不同，图像的反衬度最低时电镜照相与普通照相不同，图像的反衬度最低时才是正聚焦；且底片还必须要经过预干燥处理才是正聚焦；且底片还必须要经过预干燥处理透过样品的电子打到荧透过样品的电子打到荧光屏上可显示出反映样光屏上可显示出反映样品真实结构的图像品真实结构的图像保护眼睛保护眼睛用于放大投到荧光屏上的图像用于放大投到荧光屏上的图像电子形成的荧光图像衰减速度很快，一旦电子形成的荧光图像衰减速度很快，一旦观察到理想的结构图像就需要尽快照相观察到理想的结构图像就需要尽快照相第14页/共48页获得高分辨率的图像：获得高分辨率的

8、图像：v使用电子枪发射出了波长极短的电子波v利用电磁透镜可对电子束进行聚焦、放大和成像高速电子束高速电子束 透射样品透射样品第15页/共48页电能转变成光能电能转变成光能图像各处浓淡的不同真实反映图像各处浓淡的不同真实反映了样品不同部位的物质结构了样品不同部位的物质结构高压电子枪高压电子枪高速电子束高速电子束电磁透镜电磁透镜样品样品电子束发生投射电子束发生投射荧光屏荧光屏浓淡不同的图像浓淡不同的图像第16页/共48页微管蛋白的免疫荧光照片微管蛋白的免疫荧光照片第17页/共48页第18页/共48页第19页/共48页第20页/共48页第21页/共48页第22页/共48页第23页/共48页第24页/

9、共48页第25页/共48页第26页/共48页第27页/共48页第28页/共48页第29页/共48页肉眼玻璃透镜(目镜)投影镜玻璃透镜(物镜)样品玻璃透镜(聚光镜)光源 (卤灯或汞灯) 高压电子枪样品电磁透镜束偏转器图像投到视屏上荧光屏第30页/共48页电子光学系统电子光学系统电子枪电子枪电磁透镜电磁透镜扫描线圈扫描线圈样品室样品室信号的收集处理及显示系统信号的收集处理及显示系统真空系统真空系统供电保护系统等供电保护系统等第31页/共48页电子枪电子枪电磁透镜电磁透镜扫描线圈扫描线圈样品室样品室信号的收集处理系统信号的收集处理系统真空系统真空系统供电供电保护保护系统系统显示系统显示系统( (显象

10、管显象管) )(110KV)第32页/共48页电子枪灯丝电子枪灯丝电磁电磁透镜透镜探测器探测器电磁电磁透镜透镜扫描线圈的扫描线圈的束偏转器束偏转器样品托样品托样品样品显象管显象管第33页/共48页2. 扫描电镜的成像原理扫描电镜的成像原理电子枪电子枪接接 受、受、转变成光子转变成光子放放 大、大、转换成电压信号转换成电压信号电子束电子束电磁透镜电磁透镜样品表面样品表面次级电子信号次级电子信号探测器探测器光电倍增管光电倍增管显象管显象管/荧光屏荧光屏第34页/共48页第35页/共48页(1) 扫描电镜所用样品的制备方法简便扫描电镜所用样品的制备方法简便(固定、干燥和喷金固定、干燥和喷金)，不需经

11、过超薄切片；不需经过超薄切片；(2) 扫描电镜采用的是次级电子成像；扫描电镜采用的是次级电子成像；(3) 扫描电镜所观察到图像景深长，图像富有立体感；扫描电镜所观察到图像景深长，图像富有立体感；(4) 图像的放大倍率在很大范围内连续可变图像的放大倍率在很大范围内连续可变(101105)；(5) 样品的辐射损伤及污染程度小等。样品的辐射损伤及污染程度小等。第36页/共48页(1) 分辨率还不够高分辨率还不够高(110nm)；(2) 只能显示样品的只能显示样品的表面形貌表面形貌，无法显示内部详细结构。，无法显示内部详细结构。v可观察到样品的可观察到样品的内部结构内部结构；v可观察到可观察到富有立体

12、感的图像富有立体感的图像；v提高了提高了分辨率分辨率。 利用利用“复膜复膜(replica)”在透射电镜下观察：在透射电镜下观察：第37页/共48页第38页/共48页第39页/共48页第40页/共48页第41页/共48页冰冻断裂技术也是研究细胞内部各种细胞器结构冰冻断裂技术也是研究细胞内部各种细胞器结构 的有用手段。的有用手段。(freeze-etching techniques)亦称冰冻断裂亦称冰冻断裂(freeze-fracture)(freeze-fracture)，是研究生物膜是研究生物膜内部结构的一种有用的技术，关于膜结构的许多资料内部结构的一种有用的技术，关于膜结构的许多资料即是利用这种方法取得的。即是利用这种方法取得的。第42页/共48页将标本于将标本于-100干冰中或干冰中或-196液氮中，液氮中，超低温冰冻超低温冰冻。 然后用冰刀骤然将标本冲断开，升温后冰在真空条件下然后用冰刀骤然将标本冲断开，升温后冰在真空条件下迅即升华，暴露出了断裂面结构迅即升华，暴露出了断裂面结构蚀刻蚀刻(etching)。蚀刻蚀刻断裂断裂第43页/共48页 蚀刻后，再向断裂上喷涂一蚀刻后，再向断裂上喷涂一层蒸汽碳和铂。然后将组织溶层蒸汽碳和铂。然后