透射电子显微镜原理

透射电子显微镜原理

透射电子显微镜(transmission electron microscope, TEM)是利用透射电子成像,因而要求样品极薄(加速电压100kV时,样品厚度不能超过100nm)。其结构包括三大部分:电子学系统、真空系统和电子光学系统。电子光学系统提供电子束,在高真空条件下照射到样品上,经过成像系统中的物镜成像,再经过中间镜和投影镜的进一步放大,获得的图像记录在CCD上。TEM使用油扩散泵(Diffuse Pump)来实现高真空。由于油扩散泵的启动和关闭都需要30分钟,导致TEM开机和关机都至少需要30分钟。TEM发射出的高能电子束轰击到光路元器件上以及样品上,会产生以X-ray为主的等等其他射线辐射,因此建议孕妇等过敏性体质者尽量避免接触TEM。

由于平台现有TEM的加速电压为100kV,是一台生物电镜,因此无法满足材料科学上要求的高放大倍数(30万倍以上)、高分辨、衍射花样等实验要求,有这方面需求的科研人员请与武大、地大等单位联系。

TEM是研究结构生物学的有力工具。除了电镜之外,现在尚没有一种仪器能使人们用肉眼直接观察到亚细胞结构、蛋白大分子(直径20nm以上)的排列结构形态。利用电镜观察超微结构的形态和位置,可以研究解决部分形态和功能的问题。

TEM是研究超微结构必须的工具之一,但它存在一些缺点:(1)TEM的价格昂贵,维护费用及其配件、耗材都在几百甚至上千美元以上。(2)TEM的维护和使用均要求较高的技术,也是一个精细、繁琐的过程。TEM每3天要做一次维护和电子光路调整,每次调整和维护至少需要2个小时。(3)TEM不能像光镜那样随时可用,受到很多限制。TEM放大倍数有很多,再加上切片的限制,因此无法实现始终同一放大倍数的拍摄。(4)TEM样品必须置于真空中,因此对活体标本的观察是不可能的。(5)TEM样品取材及制备存在局限性。TEM取材要求只有1mm3大小块状,而且观察面更小,如果把一个厚6µm的细胞核切成60nm的超薄切片,可以且100张,而一般光镜的石蜡切片厚度即为6µm。如果要得到一张光镜样品切片的信息,就不得不记录下100张超薄切片的信息,工作量就要增加了100倍。(6)TEM的观察视野较小,只有6µm×9µm,当放大10 000倍时,要想记录1 mm2的标本信息,就需要拍摄18 500张照片。因此在进行电镜观察研究时,必须要有选择性、有代表性地严格选择样品。

使用TEM前,首先要树立一个概念:TEM不是光镜的再放大,TEM的研究对象不是组织,而是细胞器,是以细胞为整体研究细胞内部结构的工具。组织切片能解决问题的没有做TEM的必要!

透射电子显微镜原理

透射电子显微镜(transmission electron microscope, TEM)是利用透射电子成像,因而要求样品极薄(加速电压100kV时,样品厚度不能超过100nm)。其结构包括三大部分:电子学系统、真空系统和电子光学系统。电子光学系统提供电子束,在高真空条件下照射到样品上,经过成像系统中的物镜成像,再经过中间镜和投影镜的进一步放大,获得的图像记录在CCD上。TEM使用油扩散泵(Diffuse Pump)来实现高真空。由于油扩散泵的启动和关闭都需要30分钟,导致TEM开机和关机都至少需要30分钟。TEM发射出的高能电子束轰击到光路元器件上以及样品上,会产生以X-ray为主的等等其他射线辐射,因此建议孕妇等过敏性体质者尽量避免接触TEM。

由于平台现有TEM的加速电压为100kV,是一台生物电镜,因此无法满足材料科学上要求的高放大倍数(30万倍以上)、高分辨、衍射花样等实验要求,有这方面需求的科研人员请与武大、地大等单位联系。

TEM是研究结构生物学的有力工具。除了电镜之外,现在尚没有一种仪器能使人们用肉眼直接观察到亚细胞结构、蛋白大分子(直径20nm以上)的排列结构形态。利用电镜观察超微结构的形态和位置,可以研究解决部分形态和功能的问题。

TEM是研究超微结构必须的工具之一,但它存在一些缺点:(1)TEM的价格昂贵,维护费用及其配件、耗材都在几百甚至上千美元以上。(2)TEM的维护和使用均要求较高的技术,也是一个精细、繁琐的过程。TEM每3天要做一次维护和电子光路调整,每次调整和维护至少需要2个小时。(3)TEM不能像光镜那样随时可用,受到很多限制。TEM放大倍数有很多,再加上切片的限制,因此无法实现始终同一放大倍数的拍摄。(4)TEM样品必须置于真空中,因此对活体标本的观察是不可能的。(5)TEM样品取材及制备存在局限性。TEM取材要求只有1mm3大小块状,而且观察面更小,如果把一个厚6µm的细胞核切成60nm的超薄切片,可以且100张,而一般光镜的石蜡切片厚度即为6µm。如果要得到一张光镜样品切片的信息,就不得不记录下100张超薄切片的信息,工作量就要增加了100倍。(6)TEM的观察视野较小,只有6µm×9µm,当放大10 000倍时,要想记录1 mm2的标本信息,就需要拍摄18 500张照片。因此在进行电镜观察研究时,必须要有选择性、有代表性地严格选择样品。

使用TEM前,首先要树立一个概念:TEM不是光镜的再放大,TEM的研究对象不是组织,而是细胞器,是以细胞为整体研究细胞内部结构的工具。组织切片能解决问题的没有做TEM的必要!


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