电子显微镜

✍ dations ◷ 2025-04-24 10:58:25 #电子显微镜
电子显微镜(英语:electron microscope,简称电镜或电显)是使用电子来展示物件的内部或表面的显微镜。高速的电子的波长比可见光的波长短(波粒二象性),而显微镜的分辨率受其使用的波长的限制,因此电子显微镜的分辨率(约0.2纳米)远高于光学显微镜的分辨率(约200纳米)。电子显微镜的主要组成部分是:通过改变物镜的透镜系统人们可以直接放大物镜的焦点的像。由此人们可以获得电子衍射像。使用这个像可以分析样本的晶体结构。在能量过滤穿透式电子显微镜(Energy Filtered Transmission Electron Microscopy,EFTEM)中人们测量电子通过样本时的速度改变。由此可以推测出样本的化学组成,比如化学元素在样本内的分布。假如观察的是透过样本的扫描电子的话,那么这种显微镜被称为扫描透射电子显微镜(Scanning Transmission Electron Microscopy,STEM)。冷冻电镜,就是用于扫描电镜的超低温冷冻制样及传输技术(Cryo-SEM)可实现直接观察液体、半液体及对电子束敏感的样品,如生物、高分子材料等。样品经过超低温冷冻、断裂、镀膜制样(喷金/喷碳)等处理后,通过冷冻传输系统放入电镜内的冷台(温度可至-185℃)即可进行观察。其中,快速冷冻技术可使水在低温状态下呈玻璃态,减少冰晶的产生,从而不影响样品本身结构,冷冻传输系统保证在低温状态下对样品进行电镜观察。在使用透视电子显微镜观察生物样品前样品必须被预先处理。随不同研究要求的需要科学家使用不同的处理方法。使用透视电子显微镜观察金属前样本要被切成非常薄的薄片(约0.1毫米),然后使用电解擦亮继续使得金属变薄,最后在样本中心往往形成一个洞,电子可以在这个洞附近穿过那里非常薄的金属。无法使用电解擦亮的金属或不导电或导电性能不好的物质如硅等一般首先被用机械方式磨薄后使用离子打击的方法继续加工。为防止不导电的样品在扫描电子显微镜中积累静电它们的表面必须覆盖一层导电层。在电子显微镜中样本必须在真空中观察,因此无法观察活样本。在处理样本时可能会产生样本本来没有的结构,这加剧了此后分析图像的难度。由于透射电子显微镜只能观察非常薄的样本,而有可能物质表面的结构与物质内部的结构不同。此外电子束可能通过碰撞和加热破坏样本。还有,电子显微镜观察到的样本都是没有颜色的。现在的最新技术可以在电子显微镜中观察湿的样本和不涂导电层的样本(环境扫描电子显微镜,Environmental Scanning Electron Microscopes,ESEM)。假如事先对样本的情况比较清晰的话则可以基本上进行不破坏的观察。此外电子显微镜购买和维护的价格都比光学显微镜高出许多。1926年汉斯·布什研制了第一个磁力电子透镜。1931年恩斯特·鲁斯卡和马克斯·克诺尔研制了第一台透视电子显微镜。展示这台显微镜时使用的还不是透视的样本,而是一个金属格。1986年鲁斯卡为此获得诺贝尔物理学奖。1938年他在西门子公司研制了第一台商业电子显微镜。1934年锇酸被提议用来加强图像的对比度。1937年第一台扫描透射电子显微镜推出。一开始研制电子显微镜最主要的目的是显示在光学显微镜中无法分辨的病原体如病毒等。1949年可投射的金属薄片出现后材料学对电子显微镜的兴趣大增。1960年代透射电子显微镜的加速电压越来越高来透视越来越厚的物质。这个时期电子显微镜达到了可以分辨原子的能力。1980年代人们能够使用扫描电子显微镜观察湿样本。1990年代中电脑越来越多地用来分析电子显微镜的图像,同时使用电脑也可以控制越来越复杂的透镜系统,同时电子显微镜的操作越来越简单。

相关

  • 囊肿性纤维化囊肿性纤维化(英语:cystic fibrosis,缩写作 CF),亦称为囊性纤维化、囊肿性纤维变性、囊肿纤维症、纤维性囊肿或囊纤维变性,是一种常见的遗传疾病,此病症最常影响肺脏,但也常发生于胰
  • 肺炎链球菌肺炎链球菌(学名:Streptococcus pneumoniae)是一种球状的革兰氏阳性菌,持有α溶血性,链球菌属下的一种菌。肺炎链球菌于1880年代已被发现能引致肺炎,是一种重要的人类病因,亦是体液
  • H2受体阻抗剂H2受体阻抗剂(英语:H2 antagonist)是一系列用于阻断组织胺作用于胃壁细胞、减少壁细胞分泌胃酸的药物。H2受体阻抗剂用于治疗消化不良,但现在已经有效果更好的氢离子泵阻断剂。
  • 革兰氏阴性杆菌革兰氏阴性菌(英语:Gram-negative bacteria)泛指革兰氏染色反应呈红色的细菌。在革兰氏染色实验中,首先添加了结晶紫,再添入另一种复染染料(通常使用番红),从而将所有的革兰氏阴性菌
  • 耐药性耐药性(drug resistance)是指药物的治疗疾病或改善病人征状的效力降低。当投入药物浓度不足,不能杀死或抑制病原时,残留的细菌可能具有抵抗此种药物的能力。例如细菌可能因抗生
  • 人类呼吸道合胞病毒人类呼吸道合胞病毒,又称呼吸道融合病毒,简称HRSV(Human Respiratory Syncytial Virus),为副黏液病毒科肺病毒属中型单链RNA病毒,分为A,B两型, A,B两型之主要差异在于病毒外膜表面
  • 新型隐球菌新型隐球菌(学名:Cryptococcus neoformans)是一种普遍存在的酵母菌,属于担子菌门银耳纲,常在鸽子的粪便中被发现。新型隐球菌会对人类造成伺机性感染,即对健康的人没有感染力,但会
  • 弓浆虫弓形虫(学名:Toxoplasma gondii),亦称为弓浆虫、弓虫,或连同种小名一起称作龚地弓形虫,是肉孢子虫科弓形虫属的唯一物种,属于寄生性生物。已确定的宿主是猫,而弓形虫的携带者包括了
  • 间质性肺病间质性肺病(Interstitial Lung Disease(ILD),又称为弥漫性肺病 Diffuse Parenchymal Lung Disease(DPLD))是一群主要侵犯肺泡上皮细胞,肺微血管内皮细胞、基底膜以及肺内血管及淋巴
  • 流感快速诊断测试流感快速诊断测试(rapid influenza diagnostic test,简称RIDT)是一个针对流行性感冒的快速诊断测试,是侦测流行性感冒病毒核蛋白抗原。一般用的流感快筛可以在三十分钟以内知道