品被放在直径3mm的载网上，
再把载网放在支架上并插入透 射电镜中。
样品架可以平移、倾动和
旋转。
35
一. 透射电镜基本结构
样品以下的电磁透镜——
物镜、中间镜和投影镜
改变各透镜电流可以在很
大范围内改变图像的大小
图像的聚焦是靠调节物镜
电流来实现的
物镜是整个仪器中最重要
的部分，它决定电镜分辨率
特征X射线
荧光 感应电导
二次电子 背散射电子 吸收电子 俄歇电子 样品 透射电子
6
电子显微镜概述
一、电子显微镜发展史

1924，De Broglie提出波粒二象性假说 1926，Busch发现电子可由外加电磁场的改变而偏折 1933，Knoll和Ruska发明第一台电子显微镜（50nm） 1935，Knoll 第一部扫描电子显微镜 1938，Ruska 第一部透射电子显微镜 1939，西门子商用透射电子显微镜（10nm） 1942，实验用扫描电子显微镜 1958，中国研制成功透射式电子显微镜，其分辨本领为 3nm


M 总＝M 物 M 中 M 投＝AI中 －B
2
A、B — 常数
I中 —中间镜激磁电流
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三. 主要性能指标
关于放大倍数的几点说明：

人眼分辨本领约0.2mm，光学显微镜约0.2μm。 把0.2μm放大到0.2mm的放大倍数是1000倍,是有效放 大倍数。 光学显微镜分辨率在0.2μm时，有效放大倍数是1000 倍。

度分成散射吸收衬度，衍射衬度和相位衬度。
42
二. 透射电镜成像原理

在真空条件下，电子束经高压 加速后，穿透样品时形成散射 电子和透射电子，它们在电磁 透镜的作用下在荧光屏上成像。 电子枪和电磁透镜对电子束的

作用决定电镜成像质量。
43
二. 透射电镜成像原理

吸收像：当电子射到质量、
密度大的样品时，主要的成像作 用是散射作用。样品上致密和较 厚的部分对电子的散射角大，被 物镜下方设置一个带孔的圆片 （即物镜光阑）拦掉，这样通过 的电子较少，像的亮度较暗，反 之则为亮区。这种衬度称散射吸 收衬度，可以提供样品形态方面 的信息。
Lump (Illumination Source) Electron Source Condenser Lens Sample Projection Lens Sample Objective Lens Scanning Sample Fluorescent screen Image Image C R T Deflection Coils SE Detector
Condenser Lens Objective Lens
Screen
Image
O M
TEM
SEM
41
Difference among OM, TEM and SEM
二. 透射电镜成像原理

光学显微镜中图像的衬度（即对比度或反差） 决定于样品上各部位对光的不同吸收。 电镜中图像衬度的形成却主要靠样品对电子波 的散射及其相互间的干涉。通常可以把图像衬
1.电子照明系统 —
阴极
电子枪，聚光镜
电子枪
控制极 阳极 电子束 聚光镜
样品
32
一. 透射电镜基本结构
电子枪 —— 电子束的发射源。

常用的是发夹形热钨丝三电极式电子 枪。灯丝（阴极）由钨丝制成，通电 加热后发射电子发射出的电子束受处 于负电位的栅极所调制,并被阳极的 高电位（几十～几百千伏）区加速后 形成一束“光源”,即电子源。 另外还有六硼化镧阴极、点阴极和场 发射电子枪等几种高亮度新型电子枪。
45

三. 主要性能指标
一般生物医学常用透射电镜
1. 2. 3. 4.
分辨率 0.1～0.3nm 放大率 50～500000 电压在 20～200KV 样品厚度 <100nm
46
三. 主要性能指标
分辨率

是TEM的最主要性能指标，表征电镜显示亚显微组织、结构细节的 能力。
点分辨率：能分辨两点之间的最短距离 线分辨率：能分辨两条线之间的最短距离，通过拍摄已知晶体的 晶格象测定，又称晶格分辨率。

载网分类及选择：
1.分类：铜网、镍网、金网，根据用途不同分别
采用，如酶细胞化学、免疫金标记技术等需采
用后两者；
2.支持膜：贴附于载网，用来观察悬浮的病毒、
脂质体及其它颗粒物质的均质性膜，包括
Formvar膜、碳膜等。
57
四. 透射电镜相关技术
Specimen Preparation for Electron Microscopy

47
三. 主要性能指标
放大倍数

指电子图像对于所观察试样区的线性放大率。
目前高性能TEM的M范围为80～100万倍。
不仅考虑最高和最低放大倍数，还要考虑是否覆盖低倍到高倍的整个范 围。 电镜不能将其所分辨的细节放大到人眼可辨认程度。对细节观察是用电 镜放大在荧光屏上成像，经附带的立体显微镜进行聚焦和观察。 将仪器的最小可分辨距离放大到人眼可分辨距离所需的放大倍数称为有 效放大倍数。一般仪器的最大倍数稍大于有效放大倍数。
如果真空度低的话，电子与气体分子之间的碰撞引起散射而影响衬度，还 会使电子栅极与阳极间高压电离导致极间放电，残余的气体还会腐蚀灯丝， 污染样品。
38
一. 透射电镜基本结构
电源系统
39
一. 透射电镜基本结构
操作控制系统
40
Theory of Transmission Electron Microscope
扫描电镜（Scanning electron microscope,SEM)
观察组织或细胞表面的立体形貌
9
电子显微镜概述
10
电子显微镜概述
电子束与物质的作用
能谱仪（EDS） 波谱仪（WDS） 电子探针（EPMA)
入射电子 二次电子
特征X射线 荧光 感应电导
背散射电子
吸收电子 俄歇电子 样品 透射电子
16
电子显微镜概述
Z
SR N Mi TT
骨骼肌肌丝纵断面
SEM ×30000
17
SR
*
TT
Z
*
*
骨骼肌肌丝纵断面
TEM ×29 000
18
电子显微镜概述
骨骼肌肌丝横断面
TEM ×40 000
19
电子显微镜概述
解剖学中的应用
内耳毛细胞
肛门内括约肌
20
电子显微镜概述
病毒研究方面的应用
Thin Sectioning for TEM
The wax sections: 3-10um;
The Plastic ultrathinsections for TEM: 40-50nm Sections of LM: >5um; Sections of TEM: <100nm
58
59
四. 透射电镜相关技术
早期的透射电子显微镜都是 基于这种原理。
44
二. 透射电镜成像原理

衍射像：电子束被样品衍射后，样品不同位置的衍射波振幅 分布对应于样品中晶体各部分不同的衍射能力，当出现晶体 缺陷时，缺陷部分的衍射能力与完整区域不同，从而使衍射 波的振幅分布不均匀，反映出晶体缺陷的分布。 相位像：当极薄、小颗粒或低密度样品成像时，主要应该利 用相位衬度。样品受电子波照射后会产生不同的散射波。在 条件合适时，这些散射波将按一定的相位关系干涉成像，这 就是相位衬度像。它是一种高分辨率的像，可用于研究原子 尺度（小于10埃）的样品微结构。
TEM
SEM
11
电子显微镜概述
我室现有两台电子显微镜
HITACHI S-3000 N
SEM
HITACHI H-7500
TEM
12
电子显微镜概述
三、电子显微镜的基本结构

电子光学系统


真空系统
电源系统 操作控制系统 观察系统
13
电子显微镜概述
电子光学系统
电子枪——
发射自由电子形成电子束
四．透射电镜相关技术
——超薄切片技术 ——负染色技术 ——免疫电镜技术
五. 细胞超微结构 简介
29
一. 透射电镜基本结构

电子光学系统 观察记录显示系统 真空系统
电源系统
操作控制系统
30
一. 透射电镜基本结构
电子照明系统
电子光学系统
成像系统
观察记录显示系统
31
一. 透射电镜基本结构
50


四. 透射电镜相关技术
1. 2.
透射电镜生物样品制备要求 超薄切片技术
3.
4.
负染色技术
免疫电镜技术
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四. 透射电镜相关技术
1. 透射电镜生物样品制备要求

电镜标本观察条件： 高真空、高电压、能够散射电子

生物样品特点：
含有大量水分、电子密度低（主要是C、H、O）

生物样品制备目的： 去除水分，增加标本中能够散射电子的重原子
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四. 透射电镜相关技术
2. 超薄切片技术
超薄切片刀：玻璃刀、钻石刀
玻璃制刀机
新刀锋产生于断端
53
四. 透射电镜相关技术
2. 超薄切片技术
超薄切片机
超薄切片机原理示意图
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四. 透射电镜相关技术
超薄切片技术——玻璃刀切片
55
四. 透射电镜相关技术
Thin sections
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