实验2 电子显微镜的原理及使用
扫描电子显微镜的结构原理和功能用途
扫描电子显微镜的结构原理和功能用途扫描电镜简介电子源发射的电子束经过电磁透镜的电子光学通路聚焦，电子源的直径被缩小到纳米尺度的电子束斑，与显示器扫描同步的电子光学镜筒中的扫描线圈控制电子束，在样品表面一定微小区域内，逐点逐行扫描。
电子束与样品相互作用，从样品中发射的具有成像反差的信号，由一个适当的图像探测器逐点收集，并将信号经过前置放大器和视频放大器,用调制解调电路调制显示器上相对应显示像素的亮度，形成我们人类观察习惯的，反映样品二维形貌的图像或者其他可以理解的反差机制图像。
由于图像显示器的像素尺寸远远大于电子束斑尺寸，（0.1mm/1nm=100,000倍）而且显示器的像素尺寸小于等于人类肉眼通常的分辨率，这样显示器上的图像相当于把样品上相应的微小区域进行了放大。
通过调节扫描线圈偏转磁场，可以控制电子束在样品表面扫描区域的大小，理论上扫描区域可以无限小，但可以显示的图像有效放大倍数的限度是扫描电镜分辨率的限度。
模拟图像扫描系统：样品上每个像素模拟信号直接调制阴极射线管对应显示像素的亮度，由于生成一幅高质量图像一般需要数秒或者数十秒/帧，所以模拟电镜使用慢余辉显像管终端显示一幅活图像，为了便于在显像管上观察图像，需要暗室，操作者可按照一定规程调整仪器参数，如图像聚焦，移动样品台搜索感兴趣区域，调节放大倍数，亮度对比度，消象散等从而获得最佳的图像质量。
模拟图像输出采用高分辨照相管，用单反相机直接逐点记录在胶片上，然后冲洗相片。
自1985年以来，模拟图像电镜已经被数字电镜取代。
数字图像扫描系统：样品上每个像素发出的成像信号，被图像探测器探测器后，经过前置放大器，和视频放大器放大，直接进行信号数字化，然后存储在图像采集卡的帧存器，形成数字图像数据，图像数据可被电镜操作软件读取，操作者在图形交互界面（GUI)上对图像进行调整控制，并把调整好的数字图像存储在计算机中硬盘中。
模拟控制是控制信号不经过计算机软件,直接由操作台按键旋钮等对执行机构进行控制,属于人工手动控制,控制精度由操作者观察仪表盘的变化决定.例如高压电源,扫描线圈,探测器电源,电子枪控制，磁透镜控制,样品台的运动控制等等。
扫描电子显微镜及能谱仪SEM
扫描电子显微镜及能谱仪SEM扫描电子显微镜及能谱仪SEM扫描电子显微镜及能谱仪SEM是一种强大的实验仪器，它能够帮助我们开启微观世界的大门，从而深入了解物质在最基本层面的性质和结构。
本文将在以下几个方面对SEM及其应用进行介绍。
一、扫描电子显微镜SEM的原理扫描电子显微镜SEM是一种采用电子束的显微镜，通过高能电子束与样品相互作用，透过扫描线圈产生扫描信号，实现对样品表面形貌的观察和获取高清晰度的图像。
SEM和光学显微镜有很大的不同，光学显微镜是使用光来观察物质的显微镜，而SEM则是使用电子来观察物质。
扫描电子显微镜SEM的工作原理主要分为以下三个步骤：1、获得高能电子束：扫描电子显微镜SEM内部有个电子枪，电子枪发射出的电子经过加速器的加速器和聚焦极的聚焦，成为高能电子束。
2、扫描样品表面：高能电子束射向样品表面，样品表面反弹回来的电子信号被SEM仪器捕获。
3、产生扫描信号：把从样品表面反弹回来的电子信号进行放大，形成显微图像。
二、能谱仪的原理能谱仪是SEM中的重要组成部分，它可以检测电子在样品中的反应和监测样品中所含的化学元素，以及相应元素的含量。
能谱仪的工作原理是通过检测样品产生的X射线来分析样品组成，电子束与样品相互作用，产生一系列的X射线能量峰值。
每个元素都有不同能级的电子，其X射线产生的能量也分别对应不同的峰值。
因此，通过表征能谱仪所发现的不同X射线能量峰的位置和强度，可以确定样品中所含元素。
三、SEM的应用1、矿物学SEM被广泛应用于矿物学研究中，因为它能够提供很高的图像分辨率。
将样品与高能电子束相互作用可使样品表面反射的电子被收集，从而形成高分辨率的矿物学图像。
2、材料科学在材料科学中，SEM被用于表面形貌研究以及微观结构解析。
通过SEM可以获取材料的内部结构和力学特性，为材料研发和工业应用提供了有力支持。
3、医学SEM在医学领域也有极为重要的应用，例如用于人体组织医学研究。
SEM可以提供高质量且精细的人体组织图像，进一步促进了医学领域的研究和治疗。
利用电子显微镜观察原子结构
利用电子显微镜观察原子结构在纳米科技领域的迅速发展中，电子显微镜被广泛应用于观察物质的微观结构。
尤其是利用电子显微镜观察原子结构，可以揭示物质的基本组成和排列方式，为研究者提供了宝贵的信息。
本文将介绍电子显微镜的工作原理和应用，以及在观察原子结构方面的重要意义。
一、电子显微镜的工作原理电子显微镜是一种利用电子束来观察物体的显微镜。
相比传统光学显微镜，电子显微镜具有更高的分辨率和放大倍数。
其工作原理主要包括以下几个步骤：1. 电子源发射：电子显微镜使用热阴极或冷阴极作为电子源，通过加热或电子枪发射出高速的电子束。
2. 加速：电子束经过加速电场加速至较高能量，通常为几千至数十万伏特。
3. 束缚：电子束经过准直孔和轴孔束缚系统束缚为平行束。
4. 预处理：束缚后的电子束经过减速和聚焦装置调整为合适的电子束直径和亮度。
5. 对物体进行照射与扫描：电子束照射到待观察的样品表面，然后通过扫描线圈对样品表面进行扫描。
6. 接收、处理与成像：电子显微镜中的探测器接收到被样品散射的电子，并将其转换为电信号。
信号经过放大、滤波和进行数字化处理后，通过电子显微镜的显示器或摄像机产生图像。
二、观察原子结构的方法和技术1. 原子力显微镜（AFM）：原子力显微镜是一种靠探针的物理接触直接检测原子尺寸和高度等信息的显微镜。
通过探针与样品表面的相互作用力来获取形貌信息。
2. 透射电子显微镜（TEM）：透射电子显微镜通过将电子束穿过样品，使其透射后与投影屏膜或通过透射电子显微镜的摄像机捕捉到的图像形成原子分辨率的图像。
3. 扫描隧道显微镜（STM）：扫描隧道显微镜通过利用扫描探针与样品表面之间的隧穿电流来测量样品表面的形貌和电子密度等信息。
可以实现原子分辨。
三、观察原子结构的意义观察原子结构对于理解物质的性质和行为具有重要意义。
以下是几个观察原子结构的意义示例：1. 揭示物质性质：观察原子结构可以了解物质的基本组成和排列方式，从而揭示其性质和特性。
扫描电子显微镜的原理及应用实验
扫描电子显微镜的原理及应用实验1. 简介扫描电子显微镜（Scanning Electron Microscope，SEM）是一种利用电子束扫描样品表面并获取图像的仪器。
相比传统的光学显微镜，扫描电子显微镜具有更高的分辨率和更大的深度视野，能够观察到更加细微的结构和表面形貌。
2. 原理扫描电子显微镜的工作原理是利用电子束与样品相互作用并产生不同信号的原理。
主要包括以下几个步骤：2.1 电子束产生扫描电子显微镜使用热阴极或场发射阴极产生电子束。
电子束经过聚焦系统的聚焦后，形成一个细小的束斑。
2.2 电子束扫描和探测电子束通过扫描线圈进行水平和垂直方向的扫描。
样品的表面与电子束相互作用，产生多种信号，如二次电子（Secondary Electrons，SE）、反射电子（Backscattered Electrons，BSE）等。
2.3 信号响应与检测不同的信号在显微镜中被收集和检测。
二次电子主要用于获得样品表面拓扑信息，反射电子则用于获取样品的组成成分和晶体结构信息。
2.4 图像重建和显示收集到的信号经过放大、调制、转换等处理后，通过显示器显示出样品的图像。
图像的亮度和对比度可以通过调节各种参数来优化。
3. 应用实验3.1 表面形貌观察利用扫描电子显微镜可以观察到样品表面的形貌特征，例如微观纹理、晶体结构等。
这对于材料科学、地球科学以及生物学等领域的研究具有重要意义。
3.2 粒径测量通过扫描电子显微镜观察样品表面的颗粒，可以进行颗粒的粒径测量。
结合适当的图像处理软件，可以对颗粒的大小、形状等进行分析。
3.3 成分分析通过检测反射电子信号，可以分析样品的成分和元素分布情况。
利用能谱仪，可以进行能谱特征分析，获得样品中元素的种类和含量。
3.4 结构分析扫描电子显微镜可以观察到样品的晶体结构和纹理信息。
结合电子衍射技术，可以进一步分析样品中的晶体结构、晶体取向以及晶界等细节。
3.5 故障分析对于材料科学和工程领域的故障分析，扫描电子显微镜是一种常见且有效的工具。
电子显微镜实训报告
一、实训目的本次电子显微镜实训的主要目的是使学员掌握电子显微镜的基本操作方法和应用技巧，了解电子显微镜在生物学、材料科学、医学等领域的应用，提高学员的实验操作能力和科研素养。
二、实训环境实训地点：XX大学实验室实训设备：电子显微镜、计算机、显微镜附件等三、实训原理电子显微镜是一种利用电子束作为光源的显微镜，具有极高的分辨率和放大倍数。
电子显微镜分为透射电子显微镜（TEM）和扫描电子显微镜（SEM）两种类型。
本次实训主要针对透射电子显微镜（TEM）进行操作。
四、实训过程1. 电子显微镜的组装与调试首先，学员需要了解电子显微镜的结构和组成，包括电子枪、透镜、样品台、真空系统等部分。
然后，按照操作规程组装电子显微镜，并进行调试，确保电子显微镜正常运行。
2. 样品制备在实验过程中，需要制备合适的样品。
样品制备方法包括：切片、超薄切片、冷冻切片等。
学员需要根据实验要求选择合适的样品制备方法，并对样品进行染色、脱水、包埋等处理。
3. 电子显微镜操作（1）调整电子显微镜的真空度，确保样品台处于真空状态。
（2）调整电子枪的加速电压，使电子束达到合适的能量。
（3）调整透镜，使电子束聚焦在样品上。
（4）观察样品，调整显微镜的聚焦、对焦、亮度等参数，以获得清晰的图像。
4. 图像采集与处理（1）使用电子显微镜的相机或计算机采集图像。
（2）对采集到的图像进行预处理，包括对比度、亮度、裁剪等操作。
（3）使用图像处理软件对图像进行进一步分析，如测量、计算等。
五、实训结果通过本次实训，学员掌握了电子显微镜的基本操作方法和应用技巧，了解了电子显微镜在生物学、材料科学、医学等领域的应用。
以下为部分实训结果：1. 学员成功组装和调试了电子显微镜，使其正常运行。
2. 学员掌握了样品制备方法，制备了符合实验要求的样品。
3. 学员能够熟练操作电子显微镜，调整显微镜的聚焦、对焦、亮度等参数，获得清晰的图像。
4. 学员能够使用图像采集设备和图像处理软件进行图像采集和处理。
电子显微镜实验报告
电子显微镜实验报告电子显微镜实验报告引言：电子显微镜（Electron Microscope，简称EM）是一种利用电子束来观察物质微观结构的仪器。
与光学显微镜相比，电子显微镜具有更高的分辨率和放大倍数，能够观察到更小的细微结构。
本实验旨在通过使用电子显微镜，观察和分析不同样本的微观结构，以及了解电子显微镜的工作原理和操作技巧。
实验材料和仪器：本次实验使用的材料包括金属样品、植物细胞样品和昆虫组织样品。
实验所使用的仪器为电子显微镜，包括扫描电子显微镜（Scanning Electron Microscope，简称SEM）和透射电子显微镜（Transmission Electron Microscope，简称TEM）。
实验步骤：1. 样品制备：将金属样品切割成薄片，植物细胞样品进行固定和切片，昆虫组织样品进行化学处理和切片。
2. SEM观察：将样品放置在SEM的样品台上，通过控制电子束的扫描范围和电子束的强度，观察样品表面的微观结构。
3. TEM观察：将样品制备成透明薄片，放置在TEM的样品台上，通过控制电子束的透射范围和电子束的强度，观察样品内部的微观结构。
4. 结果分析：根据观察到的图像，分析样品的微观结构、形态和组成。
实验结果：1. 金属样品观察：通过SEM观察，我们可以清晰地看到金属表面的晶粒结构和纹理。
不同金属的晶粒大小和排列方式也可以通过SEM图像进行比较分析。
2. 植物细胞样品观察：通过TEM观察，我们可以观察到植物细胞的细胞壁、细胞质、细胞核和细胞器等微观结构。
通过比较不同类型的细胞样品，我们可以了解不同细胞的结构和功能差异。
3. 昆虫组织样品观察：通过SEM和TEM观察，我们可以观察到昆虫组织的外部形态和内部结构。
例如，昆虫的触角、翅膀和腿部等结构可以通过SEM观察到其表面形态，而昆虫的神经系统和内脏器官可以通过TEM观察到其内部结构。
讨论与总结：通过本次实验，我们深入了解了电子显微镜的工作原理和操作技巧，并成功观察到不同样品的微观结构。
扫描电子显微镜工作原理
扫描电子显微镜工作原理
扫描电子显微镜（Scanning Electron Microscope，SEM）是一种利用电子束扫描样品表面并通过感应信号形成显像的仪器。
其工作原理如下：
1. 电子源发射电子束：SEM中有一个电子枪，用于产生高能电子。
电子枪中通常会使用热阴极，通过加热或电子轰击方式将电子从阴极中释放出来。
2. 高能电子束聚焦：释放出来的电子会受到聚焦系统的控制，将电子束聚焦成一个非常细小的束斑。
聚焦系统通常包括透镜或电磁镜等。
3. 电子束扫描：经过聚焦的电子束被定向扫描到样品表面。
样品通常需要先制备成非导电表面或镀上导电层，以便电子束能够顺利地与样品相互作用。
4. 电子-样品相互作用：电子束与样品表面相互作用会产生多种效应，如散射、反射、透射等。
其中最常用的效应是二次电子发射（secondary electron emission）和后向散射电子（backscattered electron）的产生。
5. 信号收集：通过安装在SEM中的多种探测器，可以收集和测量与电子-样品相互作用相关的信号。
常用的探测器包括：二次电子探测器、后向散射电子探测器、X射线能谱仪等。
6. 信号转换和处理：收集到的信号会经过放大、滤波、数字化
等处理，并转化成图像或谱图。
7. 图像显示：最后，处理好的信号通过计算机和显示器进行图像重建和显示，使得研究人员可以观察到样品表面的微观结构和形貌。
扫描电子显微镜通过以上步骤实现样品表面的高分辨率成像，并能提供有关样品表面化学元素的分布信息。
它在材料科学、生物学、纳米学等领域发挥着重要作用。
环境扫描电子显微镜的原理与应用研究
环境扫描电子显微镜的原理与应用研究环境扫描电子显微镜是一种应用广泛的高端科技仪器，可以帮助科学家们观察材料的微观结构、成分及表面形态等信息。
在现代科学研究中，它已被广泛应用于材料、物理、化学、生物、医学等众多领域，并成为了当今先进材料技术和纳米科技的重要手段。
一、环境扫描电子显微镜的原理环境扫描电子显微镜是通过沿用扫描电子显微镜的原理，将高能电子束击中了表面形貌转化为表征明亮程度的电信号。
与传统的扫描电子显微镜相比，环境扫描电子显微镜有一个重要的不同之处，即它可以在大气等环境下对样品进行观察，而传统的扫描电子显微镜是需要真空环境下进行的。
在实际运用环境扫描电子显微镜进行观测时，首先需要将样品放置在样品台上，然后的就是将高能电子束照射到样品上，当电子束照射到样品表面时，会产生大量的电子，这些电子会被引导到荧光屏上成像，从而得到具体的图像。
图片成像的亮暗程度取决于样品表面的几何形貌。
当样品表面凸起时，高于周围面区，所以投射在屏幕上的电子数目更多，图片也会更亮。
二、环境扫描电子显微镜的应用环境扫描电子显微镜应用所涉及的领域极其广泛，例如在纳米材料领域中，人们可以通过使用环境扫描电子显微镜来观察分子薄膜、纳米材料和生物分子等结构和形貌进行分析。
而在材料领域方面，通过环境扫描电子显微镜可以观测大尺寸非平面样品的表面形貌、厚度和其他形状的位置信息等，这种技术被广泛应用于表面粗糙度、表面平整度和表面摩擦等方面的研究。
环境扫描电子显微镜还被广泛应用于生物医学领域，可以用于生物标本的超微结构分析、细胞成像和病毒颗粒的研究等。
同时还可以用于生物分子药物的研究、分选和制剂等等。
三、环境扫描电子显微镜的优势环境扫描电子显微镜与传统扫描电子显微镜的主要区别在于它可以在自然环境下直接观察样品。
这一技术上的优势非常显著，首先可以提高效率和得到更准确的结果。
运用环境扫描电子显微镜作为研究手段，可以省去制备前工序，缩短了研究所需时间，减少了实验者的劳动力成本；此外，该技术还可以在不破坏样品的情况下直观观察其形态、微观结构等信息，使得研究成果的可靠性大大提高。
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显微镜(SEM)。
Charles Oatley
电子显微镜下的蚊子
一、电子显微镜
近年来，电镜的研究和制造有了很大的发展 。一方面，电镜的分辨率不断提高，透射电镜的 点分辨率达到了0.2-0.3nm，晶格分辨率已经达
到0.1nm左右，通过电镜，人们已经能直接观察
到原子像；另一方面，除透射电镜外，还发展了
Max Knoll(1897-1969) Ernst Ruska(1906-1988)
电子显微镜的分辨率可以达到纳米级(10-9m)。可 用来观察很多在可见光下看不见的物体,例如病毒。 Ruska获1986年度的诺贝尔物理学奖。
1952年，英国工程师Charles Oatley制造出了第一台扫描电子
和形貌。
作 业
• 1.结合理论教学并查阅资料简述扫描电镜
与透射电镜在原理、结构和应用方面的主
要区别。
• 2.结合录像，简述超薄切片制备技术的主
要过程。
扫描隧道显微镜及原理
扫描隧道显微镜图片
硅表面
纳米算盘
由单个原子构成 的“IBM”
4．分析电镜 分析电镜是利用电子射线轰击样品所产生的X射线或俄歇电 子对样品元素进行分析的一类电镜。其特点是能在观察超微结 构的同时，对样品中一个极微小的区域进行化学分析，从而在 超微结构水平上测定各种细胞结构的化学成分及其变化规律。 （1）分析TEM。在TEM上配备X射线能谱仪后即成为分析TEM ，目前很多100KV和200KV TEM都可以装上X射线检测附件，进行
可透过样品成为透射电子，将透过样品的透射电子
和散射电子用检测器接收成像，即成为扫描透射电 镜。这种电镜一般用场发射电子枪，兼有TEM、SEM 和分析电镜的特点，能观察较厚的样品，分辨本领 和成像质量都很好，是近年来电镜技术的最大改进 之一。
二、电子显微术
电镜具有很高的分辨本领，能观察极微小的 结构。但是电镜不能直接观察天然状态下的生物 标本，必须通过各种技术将生物标本制成特殊的 电镜生物样品，才能放入电镜进行观察，这些电 镜样品制备技术称为电子显微术。
透射电镜下根尖细胞的亚显微结构
透射电镜下细胞内膜 泡运输亚显微结构
内质网透射电镜图
2．扫描电镜（SEM）
扫描电镜即扫描电子显微镜（Scanning Electron Microscope，简称SEM）。主要用于观察样品的表 面形貌、割裂面结构、管腔内表面的结构等。
扫描电镜原理
工作原理：利用电子射线轰击样品表面，引起二次电
离子溅射仪
（2）生物标本割裂技术。 将生物标本放在特殊包埋剂中经冷冻或其他方法固化 ，然后把固化的标本割裂，暴露组织和细胞的内部结构， 再经干燥和导电后在 SEM下观察。这一技术使 SEM能观
察生物标本的内部结构，目前最常用的是冷冻割裂技术。
（3）铸型技术。 用铸型技术（如甲基丙烯酸酯）注入生物体的腔性器 官，制成铸型标本，可在SEM下观察管腔内表面的结构。 目前最常用的是血管铸型技术，用以研究微小血管的分布
实验二 电子显微镜的 原理及使用
光学显微镜的发明为人类认识微观世界提供了重
要的工具。随着科学技术的发展，光学显微镜因其有 限的分辨本领而难以满足许多微观分析的需求。上世 纪30年代后，电子显微镜的发明将分辨本领提高到纳 米量级，同时也将显微镜的功能由单一的形貌观察扩
展到集形貌观察、晶体结构、成分分析等于一体。人
透射电镜的结构：
主要由照明系统、样品室、成像系 统、真空系统、观察与记录系统、电源 及电器系统等六部分组成
根据加速电压的大小分为以下3种： （1）一般TEM。最常用的是100KV电镜。这种电镜分辨率 高（点0.3nm，晶格0.14nm），但穿透本领小，观察样品必须 很薄，约为30～100nm，如细胞和组织的超薄切片、复型膜和 负染样品等。相当普及。我校有这样的设备。 （2）高压TEM。目前常用的是200KV电镜。这种电镜对样 品的穿透本领约为100KV电镜的1.6倍，可以在观察较厚样品时 获得很好的分辨本领，从而可以对细胞结构进行三维观察。 （3）超高压TEM。目前已有500KV、1000KV和3000KV的超 高压TEM。这类电镜具有穿透本领强、辐射损伤小、可以配备 环境样品室及进行各种动态观察等优点，分辨率也已达到或超 过100KV电镜的水平。在超高压电镜上附加充气样品室，使人 们可以观察活细胞内的超微结构动态变化。
电子枪作为照明光源，从电子枪灯丝发射的电子束经
聚光镜会聚照射到样品上。带有样品结构信息的透射 电子（transmission electrons，TE）进入成像系统 ，被各级成像透镜聚焦、放大后，投射在观察荧光屏 上，形成透织和细胞内
部的超微结构以及微生物和生物大分子的全貌。
3．电子探针
电子探针主要用于探测微小区域的元素成分。
其原义仅是一个物理学名词，意指聚焦了的电子 束。当电子束照射样品表面时，可激发X射线，X 射线光量子的能量及波长与元素的原子序数有关 ，称为特征X射线。采用晶体分光光谱法测定X射
线的波长和强度来分析样品成分的仪器，称为X射
线分光光谱仪或电子探针；用锂漂移硅探头测定X 射线能量和强度的仪器称为X射线能谱仪。
2．与SEM有关的电子显微术 （1）SEM常规制样技术。SEM适合于研究生物样品的表 面特征，样品制备包括样品观察面的暴露、固定、干燥和 导电等步骤，使表面特征充分暴露而不变形。这一技术是 SEM样品制备的常规技术，主要用于组织、细胞、寄生虫等
表面形貌的研究。下图为SEM标本处理设备。
临界点干燥器
类认识微观世界的能力从此有了长足的发展。
电子显微镜技术（electron microscopy）是研究
细胞亚显微结构的有力手段，因此该技术是细胞生 物学的重要研究方法之一。 电子显微镜（electron microscope，EM）是以电子波作为光源，电磁场作 透镜，利用电子散射过程产生的信号进行显微成像
样品的元素分析。
（2）分析SEM。在SEM上配备X射线能谱仪后，便可兼有电 子探针分析样品化学成分的功能。
（3）扫描俄歇电镜。把SEM与俄歇电子能量分析仪相结合
，即成为扫描俄歇电镜，它能对样品表面进行微区元素分析， 是一种表面微观分析电镜。
5．扫描透射电镜
SEM中电子射线作用于样品后，其中一部分电子
（4）电镜细胞化学技术。 在超微结构水平上，通过电镜细胞化学反应来研究细胞成 分的分布和变化的方法称电镜细胞化学技术。这一技术把细胞 超微结构与其化学组成有机地结合起来，目前主要用于研究细 胞内各种大分子物质和酶的定位等。 （5）免疫电镜技术。 这是一种使抗原在超微结构水平上定位的技术，应用与抗 原相应的标记抗体，在电镜下观察标记物的位置，从而定位相 应抗原。这一技术具有灵敏度高、特异性强的特点。 （6）电镜放射自显影技术。 这是电镜技术与放射自显影技术相结合，观察放射性物质 在超微结构水平上的定位和变化，从而了解细胞的各种代谢活 动。这一技术使结构与功能的研究结合起来，是一种动态的研 究方法。
利用电子密度比标本高的重金属盐（如磷钨酸钠、醋酸
铀等）将生物标本包围起来，增强背景散射电子的能力以 提高反差，在黑暗的背景下显示标本的形态结构，称负染 色技术。这一技术操作简便，主要用于颗粒状标本（如细 菌、病毒、分离细胞器等）的研究。 （3）冷冻蚀刻技术。 在快速冷冻下对生物样品进行断裂、蚀刻和复型，制备 生物样品复型膜的技术称冷冻蚀刻技术。在电镜下观察复 型膜可获得立体感强的超微结构图像，主要用于生物膜结 构的研究。
多种电镜，如扫描电镜、分析电镜等。
1．透射电镜（TEM） 透射电镜即透射电子显微镜（Transmission Electron Microscope，简称TEM），通常称作电 子显微镜或电镜（EM），是使用最为广泛的一类 电镜。
工作原理：在细胞生物学上，可用于观察和研究
细胞内部的亚显微镜结构、蛋白质、核酸等生物大分 子的形态结构及病毒的形态结构。透射电子显微镜以
子等信号的发射，经检测装置接收后成像的一类电镜。 主要优点：景深长，所获得的图像立体感强，可用来
观察生物样品的各种形貌特征。
一些电镜图片
染色体
染色体
被精子包围的卵子
骨髓细胞
SARS
AIDS
人类红细胞
酵母
人类精子
依据性能不同主要分为： （1）一般SEM。目前一般扫描电镜采用热发射电子枪， 分辨率为6nm左右，若采用六硼化镧电子枪，分辨率可提高到 4～5nm。 （2）场发射电子枪SEM。由于场发射电子枪具有亮度高 、能量分散少，阴极源尺寸小等优点，这种电镜的分辨率已 达到3nm。场发射电子枪SEM的另一个优点是可以在低加速 电压下进行高分辨率观察，因此可以直接观察绝缘体而不发 生充、放电现象。 （3）生物用SEM。这种SEM备有冰冻冷热样品台，可把 含水生物样品迅速冷冻并对冰冻样品进行观察，可以减少化 学处理引起的人为变化，使观察样品更接近于自然状态。如 要观察内部结构，还可用冷刀把样品进行切开，加温使冰升 华，并在其上喷镀一层金属再进行观察，所有这些过程都在 SEM中不破坏真空的状态下进行。
的大型仪器设备。 电镜技术（又称电子显微术）是一门技术性很
强的综合性学科。就电镜技术而言，属现代物理学
范畴；就组织和细胞的超微结构（含超微病理）而
言，属现代分子细胞生物学及形态学范畴。
电子显微镜的发展史
1938年，德国工程 师Max Knoll和Ernst Ruska制造出了世界上 第一台透射电子显微镜 (TEM)。
电子显微术：将生物标本制成特殊的电镜观
察用生物样品的制备技术。
1．与TEM有关的电子显微术 （1）超薄切片技术。 超薄切片技术就是通过固定、脱水、包埋、切片和染
色等步骤，将生物标本切成薄于0.1μm的超薄切片的样品
制备技术，用于生物组织的内部超微结构研究。
超薄切片机局部
玻璃刀制作仪
（2）负染色技术。