光學(xué)顯微鏡的分辨本領(lǐng)由于所用光波的波長而受到限制。小于光波波長的物體因衍射而不能成像。最高級的光學(xué)顯微鏡的分辨本領(lǐng)的限度約 200nm(2000)。為了突破這一限度,可采用電子射線來代替光波。電子微粒以高速運(yùn)動時(shí),其行為類似光波的傳播過程。運(yùn)動電子的波長隨其速度而定, 在增壓達(dá)50萬伏時(shí),其波長為0.001nm(0.01),即電子射線的波長約為可見光的十萬分之一,其分辨本領(lǐng)的極限約為4,其放大倍數(shù)比最高級的光學(xué) 顯微鏡要高很多級。以電子射線為電子光源的顯微鏡稱為電子顯微鏡,F(xiàn)代醫(yī)學(xué)和生物學(xué)使用的電鏡分辨率為5~10,即放大率為10~20萬倍。
_@2G]JD 由于標(biāo)本厚薄不同,超薄切片機(jī)切出的很薄的標(biāo)本,可用透射式電子顯微鏡觀察。不能切得很薄的標(biāo)本可用掃描式電鏡進(jìn)行觀察。
T1=M6iJ 透 射式電子顯微鏡(TEM) 是最常用的電子顯微鏡,由電子槍、電磁透鏡系統(tǒng)、熒光屏(或照相機(jī))、鏡筒、鏡座、變壓器、穩(wěn)壓裝置、高壓電纜、真空泵系統(tǒng)、操縱臺等部分組成電子槍相當(dāng) 于光學(xué)顯微鏡中的光源,供應(yīng)和加速從陰極熱鎢絲發(fā)射出來的電子束。電鏡所用的電壓一般在20~30萬伏特,才足以使電子槍里的電子以高速飛出。電子通過聚 光透鏡,達(dá)到標(biāo)本上,因?yàn)闃?biāo)本很薄,高速電子可以透過,并且由于標(biāo)本各部分的厚度或密度不同,通過的電子就有疏密之分。電壓需要嚴(yán)格穩(wěn)定才能使成像穩(wěn)定, 很小的電壓改變就會引起嚴(yán)重干擾。像的亮度可以通過電子槍來控制。
nT"z(\i.!J 電磁透鏡組相當(dāng)于光鏡中的聚光器、物鏡及目鏡系統(tǒng)。電子束通過各個(gè)電磁透鏡 的圓形磁場的中心時(shí)可被會聚而產(chǎn)生像。電鏡的透鏡系統(tǒng)由4組電磁透鏡組成,包括聚光透鏡、物鏡、中間透鏡和投射透鏡(目鏡)?筛淖兙酃馔哥R的電流使電子 束對標(biāo)本聚焦并提供“照明”。物鏡靠近標(biāo)本的焦點(diǎn)上。通過物鏡、中間鏡和投射鏡的三級放大,能在一定的距離處得到高倍的放大像,最終形成的像投射到熒光屏 上。在熒光屏部位可換用黑白膠片以制取相片底板。改變電磁線圈中的電流量從而使電磁透鏡調(diào)焦,并產(chǎn)生不同的放大率
6<Z9p@6 為了盡量減少電鏡中電子與空氣分子相碰撞而產(chǎn)生散射的機(jī)會,鏡筒中的真空度要求很高,因此密封的鏡筒與真空泵相連。由于標(biāo)本需置于真空的鏡筒內(nèi),因此不能檢查活材料。
jq{Ix 光 鏡主要利用可見光波作為光源,樣品染色后改變了光的波長(顏色)和振幅(亮度),影響了反差從而得到圖像。電鏡使用電子射線。電子束的穿透力不強(qiáng),所以供 電鏡檢查的標(biāo)本必須切到薄至50~ 100nm厚度的切片。電鏡切片的制作步驟與光鏡切片類似,也是由固定、脫水、包埋、切片和染色等程序組成:首先從欲觀察的標(biāo)本上取材,體積約1。通過戊 二醛和四氧化鋨雙固定后,逐級酒精(或丙酮)脫水,環(huán)氧樹脂包埋,超薄切片機(jī)切片。在電鏡中像的形成是組織片各個(gè)部分對電子束的電子產(chǎn)生不同散射的結(jié)果, 標(biāo)本中致密的地方(細(xì)節(jié))散射強(qiáng)?墒褂酶鞣N重金屬鹽染色以增加反差,常用的是醋酸鈾和枸櫞酸鉛復(fù)染。由于電子束穿不透玻璃,染好的薄膜切片放在小銅網(wǎng)格 上作電鏡觀察。
>B7OTGw 冷凍蝕刻技術(shù)是50年代發(fā)明、后來經(jīng)過改進(jìn)的一種新的電鏡標(biāo)本加工技術(shù)。其主要原理是把液氮內(nèi)快速超低溫(-200℃)冷凍的 生物標(biāo)本放在真空冷凍裝置里斷裂,從而將不同部位的細(xì)胞器內(nèi)部結(jié)構(gòu)暴露出來,表現(xiàn)出高低不等的三維結(jié)構(gòu)。在新形成的折斷面上噴鍍一層鉑金碳膜(復(fù)型)。將 已鍍膜標(biāo)本在強(qiáng)酸或強(qiáng)堿性腐蝕溶液里消化,復(fù)型膜即漂浮、經(jīng)打撈、清洗,放在小銅網(wǎng)上進(jìn)行電鏡觀察和照相。冷凍蝕刻技術(shù)在細(xì)胞生物膜結(jié)構(gòu)(如細(xì)胞膜、線粒 體、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)等)的研究上發(fā)揮了重大作用。
;zDc0qpw 掃描式電子顯微鏡(SEM) 標(biāo)本較厚的表面要產(chǎn)生一個(gè)電子光學(xué)圖像就要采用電子掃描法(圖9 [掃描電子顯微鏡結(jié)構(gòu)示意圖])。掃描電鏡的電子槍和電磁透鏡的結(jié)構(gòu)原理類似透射電鏡。電子槍產(chǎn)生的大量電子通過三組電磁透鏡的連續(xù)會聚形成一條很細(xì)的電 子射線(電子探針)。這條電子射線在電鏡筒內(nèi)兩對偏轉(zhuǎn)線圈的作用下,順序在標(biāo)本表面掃描。由于來自鋸齒波發(fā)生器的電流同時(shí)供應(yīng)電鏡鏡筒內(nèi)的和顯示管的兩組 偏轉(zhuǎn)線圈,使得顯示器的電子射線在熒光屏上產(chǎn)生同步掃描。從標(biāo)本上射出的電子經(jīng)探測器收集,被視頻放大器放大并控制顯示管亮度。因此在熒光屏上掃描的亮度 被標(biāo)本表面相應(yīng)點(diǎn)所產(chǎn)生的電子數(shù)量所控制,因而在熒光屏上顯示出標(biāo)本的高倍放大像。通過控制兩套偏轉(zhuǎn)線圈的電流便可控制放大率的倍數(shù)。另外安裝有一個(gè)同樣 的照相用同步掃描顯示管。
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