生物医学中的电镜方法

生物医学中的电镜方法第1页，共46页，2023年，2月20日，星期一参考书生物医学超微结构与电子显微镜技术，洪涛电子显微镜的原理和使用，朱宜生物医学电子显微镜技术，程时生物学中的电子显微镜技术，朱丽霞自编讲义（电镜室）第2页，共46页，2023年，2月20日，星期一第一章

电子显微镜的基本工作原理及发展简史ξ1

光学显微镜的局限性：理论分辨率及其极限ξ2电子的波动性ξ3磁透镜：磁场对电子束的汇聚作用ξ4像差第3页，共46页，2023年，2月20日，星期一ri第4页，共46页，2023年，2月20日，星期一第5页，共46页，2023年，2月20日，星期一高压电场下100KV,0.037A第6页，共46页，2023年，2月20日，星期一电子螺旋线运动穿过磁场不同入射角的电子旋转周期相同，经过一定时间后重新汇聚运动电子在受到磁场力的作用发生了偏转聚焦第7页，共46页，2023年，2月20日，星期一f,MNIK:常数，与透镜几何形状有关V(伏特):加速电压，（相关于电子的能量速度）N:线圈匝数I(安培):励磁电流（通过线圈的电流）(相关于磁场强度)NI:安培匝数第8页，共46页，2023年，2月20日，星期一透镜极靴可将磁场集中在几个mm范围可将磁场集中增强第9页，共46页，2023年，2月20日，星期一景深A,B,C同时聚焦切片厚〈1000埃第10页，共46页，2023年，2月20日，星期一焦深在此范围内接像都是清楚的第11页，共46页，2023年，2月20日，星期一像差像差概念：像与物的差异两类：像差，成像过程中引起衍射像差，所用电磁波引起磁透镜理想成像条件（1）电子轨迹旁轴：离轴距离很近，斜率很小，

电子速度（波长）相同（2）磁场分布轴对称

ξ4第12页，共46页，2023年，2月20日，星期一1球差透镜边缘部分的聚焦能力强，因而通过透镜近轴的射线和通过透镜边缘的射线与轴相交的位置有远近差别第13页，共46页，2023年，2月20日，星期一球差系数孔径角第14页，共46页，2023年，2月20日，星期一（透镜强度）第15页，共46页，2023年，2月20日，星期一最佳孔镜角0.01-0.001弧度理论分辨本领2-3埃球差不能克服第16页，共46页，2023年，2月20日，星期一2色差不同速度（波长）的电磁波通过透镜时将在离透镜远近不同的点聚焦第17页，共46页，2023年，2月20日，星期一色差系数孔径角物镜电流稳定程度加速电压稳定程度标本厚度色差不能完全克服第18页，共46页，2023年，2月20日，星期一3像散由于透镜磁场不呈轴对称，在两个相互垂直的方向上焦距不同所引起（固有像散：材料不均匀及加工装配过程所带来的不对称；非固有像散：污染）第19页，共46页，2023年，2月20日，星期一八极式电磁消像散器像散可消除主要透镜下都装消像散器只有把像散减小到可忽略的程度,分辨本领才受球差和衍射的限制第20页，共46页，2023年，2月20日，星期一4畸变由球差引起的另一种缺陷低倍观察时明显畸变可通过差透镜组合弥补第21页，共46页，2023年，2月20日，星期一第二章

透射电子显微镜的结构和工作原理ξ2结构和工作原理ξ1成像原理第22页，共46页，2023年，2月20日，星期一1电子束和样品的作用—信息者透射电子；非弹性散射电子；弹型散射电子（小角度，大角度，背散射）；

吸收电子；二次电子；特征X射线；ξ1成像原理

第23页，共46页，2023年，2月20日，星期一A原子序数〉B原子序数A电子散射量〉B电子散射量在物镜后加一光栏A处成像电子〈B处成像电子（暗）（亮）2反差的形成AB第24页，共46页，2023年，2月20日，星期一携带信息者：散射电子电子染色：C,H,O,N重金属：铅盐（Pb,82）蛋白质，糖元铀盐（U,92）大多数细胞成分均可四氧化锇（Os,76）蛋白质，脂类都能与一定的细胞结构结合，复染物镜光栏越小，图像反差越好

第25页，共46页，2023年，2月20日，星期一大鼠肝脏超薄切片染色第26页，共46页，2023年，2月20日，星期一照明系统聚光系统成像系统放大系统纪录系统ξ2结构和工作原理第27页，共46页，2023年，2月20日，星期一电子光学系统（镜筒）电源控制系统（电压电流发生装置镜筒外）真空系统(泵，镜筒外)减少电子途中的碰撞；灯丝寿命电子枪高压稳定性标本污染高压电源，透镜电源偏转线圈电源，消像散等校正器真空控制，照相控制，灯丝加热电路第28页，共46页，2023年，2月20日，星期一1照明系统：电子枪第29页，共46页，2023年，2月20日，星期一a阴极(灯丝)：金属丝钨，d~0.1-0.2mm发卡式热离子发射第30页，共46页，2023年，2月20日，星期一第31页，共46页，2023年，2月20日，星期一b阳极+-100~120KV电压越高越能穿过较厚样品价格昂贵第32页，共46页，2023年，2月20日，星期一c栅极Vp-+使发射电子数不随灯丝温度明显变化d~1mm第33页，共46页，2023年，2月20日，星期一Vp灯丝饱和点第34页，共46页，2023年，2月20日，星期一电子枪的可控参量灯丝温度T或灯丝加热电流灯丝尖离栅极孔外表面的距离（一般固定）负栅压Vp（一般选择好后固定）第35页，共46页，2023年，2月20日，星期一1照明系统：聚光镜聚光镜按要求把电子束照在标本上距离（长焦距透镜），缩小（短焦距透镜）

调节照明斑大小（视场面极）调节照明亮度（标本上的电流密度）第36页，共46页，2023年，2月20日，星期一双聚光镜最小交叉截面，10~50光阑消像散标本（样品室）C1C20.2~0.750.4~1.5第37页，共46页，2023年，2月20日，星期一C2光阑Rcl标本聚光镜电流I光班大小光斑亮度照明孔径角标本上电流密度欠焦过焦正焦第38页，共46页，2023年，2月20日，星期一聚光镜调节C1的激励电流用在固定值照明束斑的大小及亮度由C2激励电流调节聚光镜光阑（200~400）选择（否则球差）

Rc,亮度，球差，

权衡：标本较厚，Rc

标本娇，搞分辨Rc

在光强允许范围内应尽量Rc第39页，共46页，2023年，2月20日，星期一聚光镜消像散第40页，共46页，2023年，2月20日，星期一2成像系统第41页，共46页，2023年，2月20日，星期一第42页，共46页，2023年，2月20日，星期一物镜：成像系统的第一级成像透镜——心脏物镜光阑：小的优点~图像反差；球差（分辨率）；小的缺点~亮度；污染物镜消像散：按精度的不同要求有几种方法最简单的（10埃分辨率）像散线法聚焦：调节物镜电流(使物镜像平面重于放大镜像平面)放大镜物镜第43页，共46页，2023年，2月20日，星期一中间镜，投影镜：改变放大倍数通常投影镜的强度是个固定值调节中间镜电流获得所需放大倍数（中间镜像平面固定，物平面移动）最高放大倍数MT~500,000~<1,000,000高放大倍数MT~50,000~500,000中放大倍数MT~10,000~50,000低放大倍数MT~100~1000第44页，共46页，2023年，2月20日，星期一3记录观察系统

荧光屏：硫化锌（镉）类荧光粉电子束射入后发黄绿色光[在低电流密度下发光强度大，分辨率高（50），发光光谱合适（暗