电镜结构
扫描电镜的结构及原理
扫描电镜的结构及原理一、简介1特点:扫描电子显微镜主要特点是电子束在样品上进行逐点扫描,获得三维立体图像,图像观察视野大、景深长、富有立体感。
在观察样品表面形貌的同时,进行晶体学分析及成分分析。
常规的扫描电镜分辨本领通常为7~10nm,加速电压在1~50 kV范围。
生物样品一般用10~20kV,成像放大率几十倍至几十万倍。
2用途:扫描电镜可对样品进行综合分析,已成为重要分析工具,纤维、纸张、钢铁质量等,观察矿石结构、检测催化剂微观结构、观看癌细胞与正常细胞差异等。
3日本日立公司产品S-5200型为超高分辨率(ultra-highresolutio n)扫描电镜,加速电压为1k V时,分辨率可达1.8nm,加速电压为30kV时,分辨率高达0.5nm。
此外,还具有独特的电子信号探测系统,不但能观察样品三维形态结构甚至能看到样品的原子或分子结构,在使用性能方面已超越任何一种常规扫描电镜。
二、扫描电镜的结构扫描电镜的组成:(1)、电子光学系统:组成:①电子枪与透镜系统;②电子探针扫描偏转系统作用:产生直径为几十埃的扫描电子束,即电子探针,使样品表面作光栅状扫描。
①电子枪组成:阴极、阳极、栅极。
直径约为0.1mm钨丝制成,加热后发射的电子在栅极和阳极作用下,在阳极孔附近形成交叉点光斑,其直径约几十微米。
扫描电镜没有成像电镜,成像原理与透射电镜截然不同。
所有透镜皆为缩小透镜,起缩小光斑的作用。
缩小透几十镜将电子枪发射的直径约为30μm电子束缩小成几十埃,由两个聚光镜和一个末透镜完成三个透镜的总缩小率为2000~3000倍。
两个聚光镜分别是第一聚光镜和第二聚光镜,可将在阳极孔附近形成的交叉点缩小。
聚光镜可动光阑位于第二聚光镜和物镜之间,用于控制选区衍射时电子书的发散角。
扫描电镜的基本结构和工作原理教材
扫描电镜的基本结构和工作原理教材扫描电镜的基本结构和工作原理扫描电镜(Scanning Electron Microscope,SEM)是一种利用电子束来观察物质表面形貌和成分的高分辨率显微镜。
相比传统光学显微镜,扫描电镜具有更高的放大倍率和更好的分辨率,能够观察到更细微的细节。
一、基本结构扫描电镜主要由电子枪、电子透镜系统、样品台、探测器和显示器等组成。
1. 电子枪:电子枪是扫描电镜的核心部件之一,负责产生高能电子束。
电子枪由热阴极和阳极组成,热阴极通过加热产生热电子,经过加速电场加速后形成电子束。
2. 电子透镜系统:电子透镜系统由多个透镜组成,用于控制电子束的聚焦和聚束。
电子束经过电子透镜系统后,能够形成较小的束斑并具有较高的聚焦度,从而提高分辨率。
3. 样品台:样品台是放置待观察样品的平台,通常由金属材料制成。
样品台上的样品通过调整样品台的位置和角度,可以在电子束下进行观察。
4. 探测器:探测器是用来接收经过样品表面反射或散射的电子信号,并将其转化为图像信号。
常见的探测器有二次电子探测器和反射电子探测器等。
5. 显示器:显示器用于显示扫描电镜观察到的图像,将电子信号转化为可见的图像。
二、工作原理扫描电镜的工作原理基于电子和物质的相互作用。
当高能电子束照射到样品表面时,会与样品中的原子和电子发生相互作用,产生各种信号。
1. 二次电子信号:当电子束照射到样品表面时,会激发样品表面的原子和电子,使其发射出较低能量的二次电子。
二次电子信号的强度与样品表面形貌和成分有关,通过探测器接收并放大二次电子信号,可以得到样品表面形貌的图像。
2. 反射电子信号:部分电子束会被样品表面反射回来,形成反射电子信号。
反射电子信号的强度与样品表面的原子排列和晶体结构有关,通过探测器接收反射电子信号,可以得到样品的晶体结构信息。
3. 辐射光谱:当电子束与样品表面相互作用时,还会产生X射线、荧光和透射电子等辐射。
通过分析这些辐射信号,可以获取样品的元素成分和化学状态等信息。
第六章透射电子显微镜结构
会聚后照射到样品上。 v 照明系统的作用就是提供一束亮度高、照明孔径角小、平行
度好、束流稳定的照明源。
第六章透射电子显微镜结构
1、电子枪
常用的是热阴极三极电子枪,它由(发夹形)钨丝阴极、栅 极和阳极组成。 v 阴极:又称灯丝,一般是由0.03~0.1毫米的钨丝作成V或Y 形状。 v 阳极:加速从阴极发射出的电子。为了安全,一般都是阳极 接地,阴极带有负高压。 v 栅极:控制电子束电流大小,调节象的亮度。 v 阴极、阳极和栅极决定着电子发射的数目及其动能,因此, 人们习惯上把它们通称为“电子枪”,是透射电子显微镜的 电子源。
第六章透射电子显微镜结构
四、真空系统
v 电子显微镜工作时, 整个电子通道从电子枪至照相底板盒都 必须置于真空系统之内,一般真空度为10-4~10-7Pa。
v 真空作用:①保证电子尽可能少地损失能量,获得足够的速 度和穿透能力;②保证只与试样相互作用,不与空气分子发 生碰撞。
v 真空度不好:①高速电子和气体分子相撞而产生随机散射电 子,引起炫光,降低象的衬度;②气体分子被电离而出现放 电现象,使电子束不稳定,成像质量变坏; ③灯丝因真空不 好而被氧化,缩短寿命。
第六章透射电子显微镜结构
v 高性能的透射电镜大都采用5级透镜放大,即中间镜和投影 镜有两级,分第一中间镜和第二中间镜,第一投影镜和第二 投影镜。
透射电镜结构和部件功能
调教系统
• 消像散器 消像散器由围绕光轴对称环状均匀分布的8个小 电磁线圈构成,用以消除(或减小)电磁透镜因 材料、加工、污染等因素造成的像散。其中每4个 互相垂直的线圈为1组,在任一直径方向上的2个 线圈产生的磁场方向相反,用2组控制电路来分别 调节这2组线圈中的直流电流的大小和方向,即能 产生1个强度和方向可变的合成磁场,以补偿透镜 中所原有的不均匀磁场缺陷(图中椭圆形实线), 以达到消除或降低轴上像散的效果。
• 聚光镜
聚光镜处在电子枪的下方,一般由2~3 级组成,从上至下依次称为第1、第2聚 光镜(以C1 和C2表示)。电镜中设置聚 光镜的用途是将电子枪发射出来的电子 束流会聚成亮度均匀且照射范围可调的 光斑,投射在下面的样品上。
成像系统
• 物镜 处于样品室下面,紧贴样品台,是电镜中 的第1个成像元件,在物镜上产生哪怕是极 微小的误差,都会经过多级高倍率放大而 明显地暴露出来,所以这是电镜的一个最 重要部件,决定了一台电镜的分辨本领。 作用是进行初步成像放大,改变物镜的工 作电流,可以起到调节焦距的作用。电镜 操作面板上粗、细调焦旋扭,即为改变物 镜工作电流之用。
• 束取向调整器及合轴
最理想的电镜工作状态,应该是使电子枪、各级透 镜与荧光屏中心的轴线绝对重合。但这是很难达到的, 它们的空间几何位置多多少少会存在着一些偏差,为 此电镜采取的对应弥补调整方法为机械合轴加电气合 轴的操作。机械合轴是整个合轴操作的先行步骤,通 过逐级调节电子枪及各透镜的定位螺丝,来形成共同 的中心轴线。这种调节方法很难达到十分精细的程度, 只能较为粗略地调整,然后再辅之以电气合轴补偿。 电气合轴是使用束取向调整器的作用来完成的,它能 使照明系统产生的电子束做平行移动和倾斜移动,以 对准成像系统的中心轴线。束取向调整器分枪(电子 枪)平移、倾斜和束(电子束)平移、倾斜线圈两部 分。前者用以调整电子枪发射出电子束的水平位置和 倾斜角度;后者用以对聚光镜通道中电子束的调整。 均为在照明光路中加装的小型电磁线圈,改变线圈产 生的磁场强度和方向,可以推动电子束做细微的移位 动作。
扫描电镜的基本结构和工作原理讲解
扫描电镜的基本结构和工作原理讲解扫描电镜(Scanning Electron Microscope,SEM)是一种常用的高分辨率显微镜,用于观察和研究微观世界中的样品。
它通过利用电子束与样品的相互作用,获取样品表面的形貌和成分信息。
本文将详细介绍扫描电镜的基本结构和工作原理。
一、基本结构扫描电镜主要由以下几个部分组成:1. 电子枪(Electron Gun):电子枪是扫描电镜的核心部件之一,它产生高能电子束。
电子束的形成是通过热发射或场发射的方式,通过加热或加电场使金属阴极发射电子。
2. 准直系统(Condenser System):准直系统用于聚焦和准直电子束。
它由准直透镜和聚焦透镜组成,能够将电子束聚焦成细小的束斑并准直。
3. 样品台(Sample Stage):样品台是放置待观察样品的平台。
它通常具有微动装置,可以在水平和垂直方向上移动样品,以便于观察不同区域。
4. 扫描线圈(Scan Coils):扫描线圈用于控制电子束在样品表面的扫描。
通过调节扫描线圈的电流,可以控制电子束的位置和扫描速度。
5. 检测器(Detector):检测器用于接收样品表面反射、散射或发射的信号。
常用的检测器包括二次电子检测器和反射电子检测器。
6. 显示器和计算机系统:显示器用于显示扫描电镜获取的图像,计算机系统用于图像的处理和分析。
二、工作原理扫描电镜的工作原理可以简单概括为以下几个步骤:1. 电子束的产生:电子束由电子枪产生,通过加热或加电场的方式使金属阴极发射电子。
电子枪通常采用热阴极或场发射阴极。
2. 电子束的准直和聚焦:电子束经过准直系统的聚焦透镜和准直透镜,被聚焦成细小的束斑并准直。
3. 电子束与样品的相互作用:准直后的电子束通过扫描线圈控制在样品表面的扫描。
当电子束与样品相互作用时,会发生多种相互作用,包括二次电子发射、反射电子、散射电子等。
4. 信号的检测:样品表面反射、散射或发射的信号被检测器接收。
透射电镜
2、成像系统
成像系统是电镜获得高分辨 率高放大倍数的核心组件 组成 三组电磁透镜(物镜、中间镜和 投影镜) 两个金属光阑(物镜光阑和选区 光阑) 消像散器
对于所形成的三级放大像 (如图),放大倍数为: M=MoMIMp
(1)物镜
是用来形成第一幅高分辨率电 子显微图像或电子衍射花样的 透镜 透射电子显微镜分辨本领的高 低主要取决于物镜。只有被物 镜分辨出来的结构细节,通过 中间镜和投影镜的放大,才能 被肉眼看清。 物镜是一个强激磁,短焦距的 透镜。它的放大倍数很高,一 般为100-300倍。目前高质量 的物镜分辨率可达0.1nm左右 物镜的分辨率主要取决于极靴 的形状和加工精度。
控制系统
四、主要部件的结构
1、样品台
位置:透射电镜的样品是放
置在物镜的上、下极靴之间。
作用:装载试样
由于这里的空间很小,所以 透射电镜的样品也很小,通 常是直径2~3mm、厚度约为 200纳米的薄片,通常用外径 3mm的样品铜网支持,网孔或 方或园,约0.075mm。
2 、电子束倾斜与平移装置
(2)聚光镜
放大倍数为几十万倍的高分辨率电子显微镜要求样品 被照明的范围很小,因此把电子枪提供的光斑直径进 一步会聚缩小,以便得到一束强度高,直径小,相干 性好的电子束。高性能电子显微镜一般采用双聚光镜 系统。 作用: ①会聚经加速管加速的电子束,以最小的损失照射样品; ②调节照明强度、孔径角和束斑大小。
(2)中间镜
改变中间镜的电流,如果把 中间镜的物平面和物镜的像 平面重合,电镜处于成像模 式,在荧光屏上得到试样的 形貌像。这就是电镜中的高 倍放大操作,如图(a)。
如果把中间镜的物平面和物 镜的后焦面重合,电镜处于 衍射模式,在荧光屏上得到 一幅电子衍射花样,这就是 电镜中的电子衍射操作,如 图(b)。
扫描电镜的基本结构和工作原理
扫描电镜的基本结构和工作原理扫描电镜(Scanning Electron Microscope,SEM)是一种常用的高分辨率显微镜,它通过扫描样品表面并利用电子束与样品相互作用来获取样品的表面形貌和成份信息。
下面将详细介绍扫描电镜的基本结构和工作原理。
一、基本结构1. 电子枪:扫描电镜的电子枪是电子束的发射源,它由热阴极和加速电极组成。
热阴极通过加热发射电子,加速电极则用于控制电子束的能量和聚焦。
2. 准直系统:准直系统包括准直磁铁和透镜,主要用于聚焦电子束并使其垂直于样品表面。
3. 扫描线圈:扫描线圈用于控制电子束在样品表面的扫描范围,通过改变扫描线圈的电流,可以实现对样品不同区域的扫描。
4. 检测系统:检测系统主要包括二次电子检测器和后向散射电子检测器。
二次电子检测器用于检测样品表面的二次电子发射信号,后向散射电子检测器则用于检测样品表面的后向散射电子。
5. 显示和记录系统:显示和记录系统用于将检测到的信号转化为图象,并显示在显示器上或者记录在存储介质上。
二、工作原理扫描电镜的工作原理主要分为以下几个步骤:1. 电子束的发射:扫描电镜中的电子束是通过热阴极发射的。
热阴极受到加热,产生高能电子。
2. 电子束的聚焦:经过准直系统的调节,电子束被聚焦为一个细小的束流,并且垂直于样品表面。
3. 电子束的扫描:扫描线圈控制电子束在样品表面的扫描范围。
电子束按照预设的扫描模式在样品表面扫描,扫描过程中,电子束与样品表面相互作用。
4. 信号的检测:样品表面与电子束相互作用后,会产生一系列的信号,包括二次电子和后向散射电子。
二次电子检测器和后向散射电子检测器将这些信号转化为电信号。
5. 图象的生成:检测到的电信号经过放大和处理后,转化为图象信号。
这些图象信号经过显示和记录系统的处理,最平生成可见的样品表面形貌图象。
扫描电镜的基本结构和工作原理使其能够在高分辨率下观察样品的表面形貌和成份信息。
相比传统的光学显微镜,扫描电镜具有更高的放大倍数和更高的分辨率,可以观察到更细微的细节。
扫描电镜及其制样技术
SEM样品的常规制备方法
小结
1、SEM样品的常规制备步骤 取材 →清洗 → 固定 → 清洗 → 脱水 → 中间液替代脱水剂 → 临界点干燥 → 粘样 → 金属 镀膜 → SEM观察
溅射时间的选择
8、电镜观察
No Image
图3-6 离子溅射仪及原理图
二 特殊样品的常规制备方法
1、游离细胞的制样方法
1 将盖玻片洗净灭菌,样品面做标记; 2 将盖玻片垂直浸入热溶的2~5%明胶后即刻垂
直取出,用滤纸吸去边缘多余的明胶; 3 将盖玻片的样品面朝上平放在滤纸上,于
37℃干燥箱烘干后备用; 4 在盖玻片样品面上滴1~2滴细胞悬浮液,静置
扫描电镜技术
Techniques of Scanning Electron Microscope
一、扫描电镜的基本结构与成像原理 二、扫描电镜的特点 三、扫描电镜的生物样品制备技术
一 样品的常规制备方法 二 特殊样品的制备方法
扫描电镜技术
扫描电镜 Scanning Electron Microscope,SEM 是 继光镜和透射电镜之后发展起来的一种电 镜,用于观察物质表面及断面的三维形貌结 构和进行微区成分分析,
① 提高样品表面的导电性, ② 提高二次电子发射率, ③ 减少电子束对样品的损伤, 2 镀膜材料的选择
金、铂、金/铂合金、铂/钯合金, 3 镀膜的方法
目前常用离子溅射法镀膜,
7、金属镀膜
1 离子溅射法
① 离子溅射仪的主要结构
② 离子溅射镀膜的原理 辉光放电 → 离子溅射
→ 漫散射镀膜 ③ 镀膜厚度的控制:
简述透射电镜的基本结构、操作步骤及注意事项。
简述透射电镜的基本结构、操作步骤及注意事项。
透射电镜是一种高分辨率的电子显微镜,广泛用于材料科学、生物学、化学等领域的研究中。
本文将简述透射电镜的基本结构、操作步骤及注意事项。
一、基本结构透射电镜的基本结构包括电子源、准直系统、样品舞台、成像系统和探测器等部分。
电子源:透射电镜使用的电子源通常是热阴极,其工作原理是通过加热使钨丝发射电子。
准直系统:准直系统主要包括透镜和光阑,其作用是将电子束聚焦并限制其直径。
样品舞台:样品舞台通常由两部分组成,一部分用于支撑样品,另一部分用于调节样品的位置和角度。
成像系统:成像系统由物镜和投影仪组成,其作用是将电子束通过样品后的信息转换为图像。
探测器:透射电镜使用的探测器通常是荧光屏或CCD相机,其作用是记录成像系统成像的图像。
二、操作步骤1. 准备样品:样品需要制备成薄片,并在样品舞台上固定好。
2. 调节准直系统:调节准直系统,使其能够将电子束聚焦并限制其直径。
3. 调节样品位置:调节样品位置和角度,使其能够被电子束扫描到。
4. 调节成像系统:调节成像系统,使其能够将电子束通过样品后的信息转换为图像。
5. 开始成像:通过探测器记录成像系统成像的图像。
6. 分析图像:对成像得到的图像进行分析和处理,得出所需的信息。
三、注意事项1. 样品制备:样品需要制备成薄片,厚度通常在几纳米到几百纳米之间。
2. 样品固定:样品需要被固定在样品舞台上,以避免样品在扫描过程中移动或晃动。
3. 准直系统调节:准直系统需要在使用前进行调节,以确保电子束能够被聚焦并限制其直径。
4. 调节样品位置:在调节样品位置和角度时,需要小心操作,以避免损坏样品或样品舞台。
5. 成像系统调节:成像系统需要在使用前进行调节,以确保能够将电子束通过样品后的信息转换为图像。
6. 安全操作:在使用透射电镜时,需要注意安全操作,避免电子束对人体产生伤害。
总之,透射电镜是一种高分辨率的电子显微镜,其基本结构包括电子源、准直系统、样品舞台、成像系统和探测器等部分。
1透射电镜结构及明暗场成像
透射电镜结构原理及明暗场成像1 简介透射电子显微镜如图1所示(Transmission Electron Microscope,TEM)是利用高能电子束充当照明光源而进行放大成像的大型显微分析设备,透射电子显微镜是一种具有高分辨率、高放大倍数的电子光学仪器,被广泛应用于材料科学等研究领域。
透射电子显微镜按加速电压分类,通常可分为常规电镜(100kV)、高压电镜(300kV)和超高压电镜(500kV以上)。
提高加速电压,可缩短入射电子的波长。
一方面有利于提高电镜的分辨率;同时又可以提高对试样的穿透能力,这不仅可以放宽对试样减薄的要求,而且厚试样与近二维状态的薄试样相比,更接近三维的实际情况,在自然科学研究中起到日益重要的作用图1 透射电镜2 透射电镜的基本结构及工作原理透射电子显微镜由以下几大部分组成:照明系统,成像光学系统;记录系统;真空系统;电气系统,如图2所示。
成像光学系统,又称镜筒,是透射电镜的主体。
照明系统主要由电子枪和聚光镜组成。
电子枪是发射电子的照明光源。
聚光镜是把电子枪发射出来的电子会聚而成的交叉点进一步会聚后照射到样品上。
照明系统的作用就是提供一束亮度高、照明孔径角小、平行度好、束流稳定的照明源。
图2 透射电子显微镜主体的剖面图成像系统主要由物镜、中间镜和投影镜组成。
物镜是用来形成第一幅高分辨率电子显微图像或电子衍射花样的透镜。
透射电子显微镜分辨本领的高低主要取决于物镜。
因为物镜的任何缺陷都被成像系统中其它透镜进一步放大。
欲获得物镜的高分辨率,必须尽可能降低像差。
通常采用强激磁,短焦距的物镜。
物镜是一个强激磁短焦距的透镜,它的放大倍数较高,一般为100-300倍。
目前,高质量的物镜其分辨率可达0.1nm左右。
中间镜是一个弱激磁的长焦距变倍透镜,可在0-20倍范围调节。
当M>1时,用来进一步放大物镜的像;当M<1时,用来缩小物镜的像。
在电镜操作过程中,主要是利用中间镜的可变倍率来控制电镜的放大倍数。
肥大细胞电镜结构特点
肥大细胞电镜结构特点肥大细胞是一类具有重要免疫功能的细胞,具有特殊的电镜结构特点。
肥大细胞主要存在于皮肤、呼吸道、消化道等与外界环境接触较多的组织中,是机体免疫系统的重要成员之一。
肥大细胞的电镜结构特点主要表现在细胞膜、细胞质、细胞核和细胞器等方面。
肥大细胞的细胞膜具有较为平滑的表面,没有明显的微绒毛或纵脊。
细胞膜的内侧贴附有一层较宽的胞质密层,称为细胞外基质。
细胞膜上还有许多微小的突起物,称为细胞膜突起。
这些突起物与其他细胞相比较为丰富,具有重要的生理功能。
肥大细胞的细胞质内含有丰富的颗粒状物质,这些颗粒状物质主要由肥大细胞特有的细胞器——肥大细胞颗粒组成。
肥大细胞颗粒是肥大细胞的重要特征,也是肥大细胞免疫功能的重要基础。
肥大细胞颗粒主要分为两种类型:大颗粒和小颗粒。
大颗粒主要由肥大细胞特有的肥大细胞特异性酸性蛋白(MCPT)组成,其直径约为0.2-0.5μm。
小颗粒则主要由肥大细胞特异性碱性蛋白(MCBP)组成,其直径约为0.1μm。
颗粒状物质内还含有其他一些酶类物质,如组胺、肥大细胞介素-4(IL-4)、肥大细胞介素-5(IL-5)等。
肥大细胞的细胞核呈椭圆形或卵圆形,位于细胞的中央或稍偏离中央位置。
细胞核内含有染色质,呈颗粒状或线状排列。
细胞核表面有较为规整的核膜,核膜上布满核孔。
细胞核内还有一到数个核仁,核仁主要参与蛋白质合成。
肥大细胞的细胞器主要有内质网、高尔基体、线粒体和高度分化的内质网系统等。
内质网是肥大细胞的重要细胞器之一,参与细胞内蛋白质的合成和修饰。
高尔基体主要参与细胞内物质的转运和分泌。
线粒体是细胞内能量的主要产生场所,参与细胞呼吸。
肥大细胞的内质网系统非常发达,形成了一个广泛的网络。
这种特殊的内质网系统有助于肥大细胞颗粒的形成和分泌。
肥大细胞的电镜结构特点主要包括:细胞膜具有平滑的表面和丰富的细胞膜突起;细胞质内含有丰富的肥大细胞颗粒;细胞核呈椭圆形或卵圆形,核内含有染色质和核仁;细胞器包括内质网、高尔基体、线粒体和发达的内质网系统。
扫描电镜的结构与操作
扫描电镜的结构与操作透射电子显微镜与光学显微镜一样,照明束穿过样品経过透镜的放大后,整个像是同时形成的。
而扫描电子显微镜(Scanning Electron Microscope,简称扫描电镜或SEM)则以完全不同的方式成像。
其基本要点是:用极狭窄的电子束去扫描样品,即电子束在样品上作光栅运动。
电子束与样品相互作用将会产生各种信息,例如样品的二次电子发射,发射出来的电子称为二次电子。
使用我们下面将讨论的方法,二次电子能产生样品表面放大的形貌像。
这个像是在样品被扫描时按时序地建立起来的,即使用逐点成像的方法获得放大的像。
早在1935年,透射电镜发明后不久,Knoll就提出利用一个扫描电子束从固体表面获得图像的原理。
但由于技术上的原因,直至1965年扫描电镜才成为商品而被利用。
此后,由于扫描电镜具有许多优点,使它在许多学科包括生物学的各个方面获得广泛的应用,成为极有价值的工具。
结构扫描电镜主要是由电子光学系统和显示单元组成,电子光学系统也称为镜筒,它的外观与透射电镜的镜筒相似,实际上相当于透射电镜的照明系统(SEM不需要成像系统),它是由电子枪、几个磁透镜、扫描线圈以及样品室组成(见图2-1)电子枪与透射电镜的电子枪基体相同,只是加速电压较低,一般在40kV以下。
磁透镜一般有三个:第一、二聚光镜和物镜,其作用与透射电镜的聚光镜相同:缩小电子束的直径,把来自电子枪的约30μm大小的电子束经过第一、二聚光镜和物镜的作用,缩小成直径约为几十埃的狭窄电子束。
这是因为扫描电镜的分辨率主要取决于电子束的直径,所以要尽可能缩小它,为此物镜还装备有物镜可动光栏和消散器。
一个带有扫描电路的偏转线圈通以锯齿波的电流,产生的磁场作用于电子束上使它在样品上扫描。
扫描的区域、扫描速率和每厘米的扫描线数都可以选择。
这个电路同时输送锯齿波电流给显示部分的显像管(CRT)的偏转线圈,所以镜筒的电子束与显像管的电子束是严格同步的。
出于与透射电镜同样的理由,镜筒也是被真空系统排气至高真空,一般为10-3Pa的真空度。
实验透射电镜的结构原理及应用
实验透射电镜的结构原理及应用一、目的要求1.结合透射电镜实物,介绍其基本结构和工作原理,以加深对透射电镜的了解。
2.学习衍射图谱的分析步骤。
3.学习操作透射电镜,获得的明暗场像二、透射电镜的基本结构透射电子显微镜是以波长很短的电子束做照明源,用电磁透镜聚焦成像的一种具有高分辨本领,高放大倍数的电子光学仪器。
透射电镜由电子光学系统、真空系统及电源与控制系统三部分组成。
电子光学系统是透射电子显微镜的核心,而其他两个系统为电子光学系统顺利工作提供支持。
2.1 电子光学系统电子光学系统通常称镜筒,是透射电子显微镜的核心,由于工作原理相同,在光路结构上电子显微镜与光学显微镜有很大的相似之处。
只不过在电子显微镜中,用高能电子束代替可见光源,以电磁透镜代替光学透镜,获得了更高的分辨率(图9-6)电子光学系统分为三部分,即照明部分、成像部分和观察记录部分。
照明部分的作用是提供亮度高、相干性好、束流稳定的照明电子束。
它主要由发射并使电子加速的电子枪、会聚电子束的聚光镜和电子束平移、倾斜调节装置组成。
成像部分主要由物镜、中间镜,投影镜及物镜光阑和选区光阑组成。
穿过试样的透射电子束在物镜后焦面成衍射花样,在物镜像面成放大的组织像,并经过中间镜、投影镜的接力放大,获得最终的图像。
观察记录部分由荧光屏及照像机组成。
试样图像经过透镜多次放大后,在荧光屏上显示出高倍放大的像。
如需照像,掀起荧光屏,使像机中底片曝光,底片在荧光屏之下,由于透射电子显微镜的焦长很大,虽然荧光屏和底片之间有数厘米的间距,但仍能得到清晰的图像。
2.2 真空系统电子光学系统的工作过程要求在真空条件下进行,这是因为在充气条件下会发生以下情况:栅极与阳极间的空气分子电离,导致高电位差的两极之间放电;炽热灯丝迅速氧化,无法正常工作;电子与空气分子碰撞,影响成像质量;试样易于氧化,产生失真。
目前一般电镜的真空度为10-5托左右。
真空泵组经常由机械泵和扩散泵两级串联成。
cell冷冻电镜结构
cell冷冻电镜结构
细胞冷冻电镜是一种用于观察和分析细胞结构的技术,利用冷冻固定和电子显微镜成像技术,可以在高分辨率下观察细胞内部的超微结构。
通过将细胞冷冻固定在适当的温度下,可以有效地保存细胞的超微结构,并使用电子显微镜进行成像。
这种技术可以用于研究细胞内各种细胞器的形态和功能,以及细胞膜的结构和功能。
细胞冷冻电镜技术还可以用于观察细胞表面的结构和功能,例如膜蛋白、细胞受体和细胞粘附分子等。
这些结构和功能对于理解细胞的生物学行为和疾病机制具有重要意义。
总的来说,细胞冷冻电镜是一种重要的技术,可以帮助科学家更好地了解细胞的超微结构和功能,并为生物学和医学研究提供有价值的信息。
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在次级溶酶体内被消化的物质,分 别被分解成氨基酸、葡萄糖、脂肪酸及 核酸等,进入细胞质内再被利用。不能 被消化的物质,形成残余体,被排出细 胞外或保留在细胞内,如保留在细胞内 的脂褐素。溶酶体具有消化、防御和清 除等作用。在吞噬细胞内比较发达,如 中性粒细胞及巨噬细胞均具有较多的溶 酶体。
核蛋白体
核基质(nuclear matrix)
由无定形物质组成,其中有各种酶及离子等 。 在 核 质 中 尚 可 见 染 色 质 间 颗 粒 (interchromatin granules) 及 染 色 质 周 围 颗 粒 (perichromatin granules)。染色质间颗粒系在 常染色质区内,有时由细丝连成一群。染色质 周围颗粒位于异染色质区周围,颗粒周围有晕 ,这些颗粒内含DNA及RNA。
在电镜下,溶酶体为圆形小体,外 有膜包绕,其中有电子密度大的细颗粒 状物。此种有膜包裹的溶酶体中的酶呈 稳定状态,没有酶的活性作用,称为初 级溶酶体(primary lysosome)。当溶酶体 与细胞内吞噬泡或自噬泡(所谓自噬抱是 指细胞内膜包围的衰老变性的细胞器)相 通靠拢时,两者之间的膜可以消失,融 合成一个囊泡。溶酶体中的酶对吞噬泡 或自噬泡内的物质起消化分解作用。此 种 溶 酶 体 称 为 次 级 溶 酶 体 (secondary lysosome)。
染色质(chromatin)
染色质可分为异染色质(heterochromatin)和常染 色质(euchromatin)。异染色质在超薄切片观察 中由颗粒状物质组成,排列很密,形成电子密 度大的区域,并常呈小块散布于核内,或分布 于近核膜处。异染色质多的细胞,核内几乎全 为连成一片的异染色质,例如小淋巴细胞的核 ,镜下可见核染色很深。在超薄切片观察中常 染色质为细小颗粒组成,但分布极为稀松,电 子密度小,在核内表现为较为明亮的区域。
滑面内质网
smooth-surfaced endoplasmic reticulum
是由膜构成的不规则的管状或囊状结构 ,与粗面内质网主要区别在于膜的表面无 核蛋白体,故称滑面内质网。此种结构与 细胞内甾醇类、脂类和糖元的代谢有关, 在肝细胞内滑面内质网还与药物的解毒有 关。心肌细胞内肌质网也属于这种结构, 与心肌内兴奋传递有关。
线粒体与细胞内氧化磷酸化有密切 关系,供应细胞所需的能量。因此一般 耗能多的细胞,线粒体数量也多,线粒 体内嵴也较密,如代谢活跃的心肌细胞 线粒体数量就较多,约占细胞面积的1/ 3。
线粒体在细胞内的分布位置与细胞 的功能也有密切关系。如纤毛柱状上皮 细胞和肠吸收细胞,线粒体多分布在细 胞的近表面处,以供应纤毛摆动及细胞 吸收的能量;肾小管上皮细胞的线粒体 多分布在近基底部,这与肾小管上皮细 胞重吸收功能有关。线粒体亦常见于粗 面内质网之间,以便供应蛋白质合成所 需要的能量。
溶酶体(lysosome)
由膜围成的小囊,囊内含有酸性水解 酶大约有三十多种。例如酸性核糖核酸酶 、酸性脱氧核糖核酸酶、酸性磷酸酶、磷 蛋白磷酸酶、组织蛋白酶、胶原酶等。能 对蛋白质、脂肪、碳水化合物、核酸、磷 酸及硫酸脂等物起分解作用。在不同的溶 酶体内含有不同类型的酶。酶的特性可用 生化或组织化学的方法测定。
细胞质内包含物(cytoplasmic inclusion) 有糖元、脂滴,以及外界 进入细胞的异物。
细胞核
细胞核由核膜、染色质、核仁及核基质组 成 核被膜(nuclear envelope) 系包围在核外表 的膜。可分成内膜及外膜二层,二层膜之间有 宽150-300唉的间隙,称核周隙。在核膜上有 核孔,核孔处核膜消失,在孔的边缘,内外膜 相接在一起。在核孔上有时可见单层膜。核膜 的外膜表面有核蛋白体,核周隙与粗面内质网 相通。核质与胞质间的物质的交换要通过核膜 及核孔。
高尔基复合体
Golgi complex
由扁平囊群、小泡和大泡组成。囊的 数目为5-10个不等。囊的空隙很窄,微弯 ,形如盘状。在凸起的一面称生成面,邻 近有小泡,小泡可能由粗面内质网分出, 又称运输泡,参与高尔基复合体的组成。 扁囊的凹面称为成熟面,邻近有数量不等 的大泡,为分泌泡或分泌泡的前身。高尔 基复合体具有对粗面内质网内形成的蛋白 质进行加工、浓缩、储存及包装等作用。 在具有分泌功能的细胞内高尔基复合体比 较发达。
如果形成密螺旋状态,即成异染色质, 呈功能静止状态。如螺旋伸展,即成常 染色质,呈功能活跃状态。因此在蛋白 质合成机能旺盛的细胞,常染色质占优 势,核较明亮。
核仁(nucleolus)
一般为圆形,也有呈不规则形,位于核中心 或在核膜邻近。核仁外无膜包绕,内部结构有 的疏松呈海绵状,有的致密呈实体状。核仁内 致密区域由颗粒成分及丝状成分组成,核仁内 琉松区系核质。核仁的生化组成主要是核糖核 蛋白,是细胞质中核蛋白体的前身,因此与蛋 白质合成有密切关系。蛋白质合成机能旺盛的 细胞,核仁都比较大,数目也多。
各端中心粒的纺锤丝与染色体相连,并将染色
体引向两极,形成二个核。
微管(microtubule)
每个微管由13根微管蛋白丝组成。在神经 细胞、上皮细胞、纤毛、中心粒及精子 中都有微管。在细服分裂期细胞中的纺 锤丝亦系微管。微管具有支架、运动及 运输物质等作用。
微丝(microfilament)
不同类型细胞可有不同的微丝。 如鳞状上皮细胞内可见张力细丝, 由此组成张力原纤维。在神经细胞 内有神经细丝;在心肌细胞内有肌 微丝,肌丝可分成粗丝与细丝两 种。在星形胶质细胞内可见胶质绷 丝。微丝具有支架及运动等作用。
有的细胞表面有微绒毛(microvi11i),是由质 膜向外折叠而成的指状突起。微绒毛成排排列, 即光镜下所见的刷状缘或纹状缘。有的细胞表面 有纤毛(cilia),纤毛外周是一层质膜,内有基质及 轴丝,轴丝由9组外周微管及2根中央微管组成, 即所谓的9十2结构。有的细胞表面有伪足突起, 具有运动或摄取外物的作用。有的细胞膜局部有 微小凹陷,将细胞表面的异物或病菌包裹在内, 形成吞噬泡或吞噬体(phagosome),如吞饮的是小 滴 液 态 物 质 则 称 吞 饮 体 或 吞 饮 泡 (pinocytotic vesicle)。
在粗面内质网表面的称固着核蛋白 体,在细胞质内分散存在的称游离核蛋 白体。数个或致十个核蛋白体聚集在一 起称多聚核蛋白体,系由信息核糖核酸 (mRNA)将核蛋白体串连在一起形成。
核蛋白体在一定浓度的镁离子溶液内 ,可分成一大一小两个亚单位。分别称为 大亚基与小亚基,可用超速离心法将两者 分开。两个亚基合在一起时,由于一大一 小,形成葫芦状。核蛋白体与蛋白质合成 有密切关系,是氨基酸根据mBNA中的遗 传密码顺序形成多肽的场所。合成内用蛋 白质多的细胞,游离的核蛋白体丰富,如 幼稚细胞或胚胎细胞。合成外用蛋白质多 的细胞,则粗面内质网丰富,例如肝细胞 、胰腺泡细胞及浆细胞等。
细胞质(cytoplasm)
细胞质包括细胞基质(matrix)、各种细 胞 器 (cell organel1es) 及 包 涵 物 (Inclusion body), 其数量与分布因细胞类型不同而异 。
线粒体(mitochondria)
为椭圆形或长条形小体。线粒体是 由二层膜构成的囊状结构,外层称外膜 (outer limiting membrane),内层称内膜 (inner limiting membrane),内外层间的 间隙称外腔(outer chamber),内膜向内 折叠突起称嵴(crestae),内膜内侧的腔称 内腔(inner chamber),腔内有基质及基 质颗粒(matrix granule),含Ca2 及Fe2 等 二价离子。
粗面内质网
(rough-surfaced endoplasmic reticulum) 是由膜组成的扁平的囊,囊的间隙很小,多 个囊之间彼此有通道相联,形成网状结构。在膜 的外侧面有核蛋白体(ribosome)附着,故称粗面 内质网或颗粒内质网。每个细胞内粗面内质网长 短及多少不一,有的呈单个的条状,有的呈分枝 状,有的多个呈层状排列。粗面内质网与蛋白质 合成功能有密切关系,分泌性蛋白质合成机能旺 盛的细胞,粗面内质网丰富。光学显微镜下,此 种细胞的细胞质呈强嗜碱性。
中心粒(centrio1es)
中心粒与细胞分裂有关,在间期,中心粒常在细
胞核一侧。中心粒呈短简状,成双存在,彼此 垂直分布,又称双体(diplosome)。每个中心粒 由9组三联体构成,彼此成45º,使9组三联体排 列成风车状。每个三联体由3根微管组成。在核
分裂时,双体复制,并移向细胞的两极。以后
细胞超微结构
细胞膜 细胞质和细胞器 细胞核
细胞膜(cell membrane)
细胞膜称质膜(Plasmic membrane),膜厚100 埃左右,由脂蛋白组成。如切片与膜正切时, 可见细胞膜由三层结构组成,即所谓单位膜 (unit membrane)。膜的内外二层电子密度大, 中间一层电子密度小,厚30埃左右。不仅细胞 表面有膜结构,细胞内亦有膜结构,如核膜及 由膜组成的细胞器,统称为膜相结构。细胞膜 表面常有一层糖蛋白,呈细分枝状分布在细胞 表面,称细胞外衣(cell coat)。