透射電鏡的原理與演示PPT課件

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(lái)表示。來(lái)表示。N.A.0.612D 光源的波長(zhǎng)鏡口率(N.A.)第1頁(yè)/共48頁(yè)可見(jiàn)光波長(zhǎng)為可見(jiàn)光波長(zhǎng)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 第2頁(yè)/共48頁(yè)光鏡分辨力的最小數(shù)值：光鏡分辨力的最小數(shù)值：

2、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(lái)用肉眼看不清楚的物體經(jīng)顯微指本來(lái)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(lái)用肉眼能看清楚的物體經(jīng)放大指本來(lái)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。 第3頁(yè)/共48頁(yè)名名 稱(chēng)稱(chēng)波長(zhǎng)波長(zhǎng)(nm)電子束的波長(zhǎng)與發(fā)射電子電子束的波長(zhǎng)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 V第4頁(yè)/共48頁(yè)1,000,0001,000放大倍數(shù)放大倍數(shù)0.1nm0.20.1 m

3、分分 辨辨 力力電聚焦機(jī)械聚焦聚焦方式聚焦方式短：短：0.0030.008長(zhǎng)：長(zhǎng)：200750波長(zhǎng)波長(zhǎng)(nm)電子顯微鏡電子顯微鏡光學(xué)顯微鏡光學(xué)顯微鏡第5頁(yè)/共48頁(yè)第6頁(yè)/共48頁(yè)根據(jù)電子束和樣品之間作用方式的不同，可將電鏡分為根據(jù)電子束和樣品之間作用方式的不同，可將電鏡分為4 4大類(lèi)大類(lèi): : 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第7頁(yè)/共48頁(yè)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

4、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) 第8頁(yè)/共48頁(yè)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)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) 第9頁(yè)/共48頁(yè)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(guò)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(guò)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

5、10-9Pa1.3 10-9Pa 1.3 10-10Pa第10頁(yè)/共48頁(yè)產(chǎn)生高速電子產(chǎn)生高速電子控制高速電子束的運(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)：第11頁(yè)/共48頁(yè)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

6、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(yáng)極陽(yáng)極電子槍電子槍第12頁(yè)/共48頁(yè)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

7、度可防止電子的熱漂移銅網(wǎng)銅網(wǎng)樣品樣品第13頁(yè)/共48頁(yè)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；且底片還必須要經(jīng)過(guò)預(yù)干燥處理才是正聚焦；且底片還必須要經(jīng)過(guò)預(yù)干燥處理透過(guò)樣品的電子打到熒透過(guò)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第14頁(yè)/共48頁(yè)獲得高分辨率的圖像：獲得高分辨率的

8、圖像：v使用電子槍發(fā)射出了波長(zhǎng)極短的電子波v利用電磁透鏡可對(duì)電子束進(jìn)行聚焦、放大和成像高速電子束高速電子束 透射樣品透射樣品第15頁(yè)/共48頁(yè)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第16頁(yè)/共48頁(yè)微管蛋白的免疫熒光照片微管蛋白的免疫熒光照片第17頁(yè)/共48頁(yè)第18頁(yè)/共48頁(yè)第19頁(yè)/共48頁(yè)第20頁(yè)/共48頁(yè)第21頁(yè)/共48頁(yè)第22頁(yè)/共48頁(yè)第23頁(yè)/共48頁(yè)第24頁(yè)/

9、共48頁(yè)第25頁(yè)/共48頁(yè)第26頁(yè)/共48頁(yè)第27頁(yè)/共48頁(yè)第28頁(yè)/共48頁(yè)第29頁(yè)/共48頁(yè)肉眼玻璃透鏡(目鏡)投影鏡玻璃透鏡(物鏡)樣品玻璃透鏡(聚光鏡)光源 (鹵燈或汞燈) 高壓電子槍樣品電磁透鏡束偏轉(zhuǎn)器圖像投到視屏上熒光屏第30頁(yè)/共48頁(yè)電子光學(xué)系統(tǒng)電子光學(xué)系統(tǒng)電子槍電子槍電磁透鏡電磁透鏡掃描線(xiàn)圈掃描線(xiàn)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)等第31頁(yè)/共48頁(yè)電子槍電子槍電磁透鏡電磁透鏡掃描線(xiàn)圈掃描線(xiàn)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

10、管顯象管) )(110KV)第32頁(yè)/共48頁(yè)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(xiàn)圈的掃描線(xiàn)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第33頁(yè)/共48頁(yè)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/熒光屏熒光屏第34頁(yè)/共48頁(yè)第35頁(yè)/共48頁(yè)(1) 掃描電鏡所用樣品的制備方法簡(jiǎn)便掃描電鏡所用樣品的制備方法簡(jiǎn)便(固定、干燥和噴金固定、干燥和噴金)，不需經(jīng)

11、過(guò)超薄切片；不需經(jīng)過(guò)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(zhǎng)，圖像富有立體感；掃描電鏡所觀察到圖像景深長(zhǎng)，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。第36頁(yè)/共48頁(yè)(1) 分辨率還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(wú)法顯示內(nèi)部詳細(xì)結(jié)構(gòu)。，無(wú)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

12、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：第37頁(yè)/共48頁(yè)第38頁(yè)/共48頁(yè)第39頁(yè)/共48頁(yè)第40頁(yè)/共48頁(yè)第41頁(yè)/共48頁(yè)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(chēng)冰凍斷裂亦稱(chēng)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。第42頁(yè)/共48頁(yè)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(kāi)，升溫后冰在真空條件下然后用冰刀驟然將標(biāo)本沖斷開(kāi)，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)。蝕刻蝕刻斷裂斷裂第43頁(yè)/共48頁(yè) 蝕刻后，再向斷裂上噴涂一蝕刻后，再向斷裂上噴涂一層蒸汽碳和鉑。然后將組織溶層蒸汽碳和鉑。然后