电子显微镜技术

由于传统光学显微镜的分辨力为0.2μm，故将细胞中直径小于0.2μm的结构称为亚显微结构（submicroscopic structure），将接近于分子水平的结构称为超微结构（ultramicroscopic structure）。细胞亚显微结构的观察主要依赖各种电子显微镜（electron microscope）的使用。电子显微镜简称电镜，它以电子束为光源，电磁场为透镜，分辨力和放大率远优于光学显微镜，其放大率可达100万～150万倍。电镜一般分为透射电子显微镜（transmission electron microscope）和扫描电子显微镜（scanning electron microscope）。在此基础上，还有一些具有特殊功能的新型电子显微镜，如分析电子显微镜、高压电子显微镜、透射扫描电子显微镜和免疫电子显微镜等。

透射电子显微镜简称透射电镜，主要用于观察组织细胞的内部微细结构。透射电镜用电子枪发射的高速电子束（电子流）代替照明用光线，用特殊的电极或磁极（静电透镜和磁透镜）代替光学显微镜的聚光镜目镜和物镜，以达到聚焦和放大的目的（图3-1-B）。电子束的穿透能力较弱，所以透射电镜的观察样品须做成超薄切片，厚度一般为40～50 nm。

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图3-1　几种显微镜的成像原理示意图

扫描电子显微镜简称扫描电镜，其分辨力不及透射电镜，一般在3 nm左右，但其形成的图像具有很强的三维感，而且样品制备简单，不需要做超薄切片，一般只需要将样品固定、脱水、干燥并在表面喷涂一层金属膜（涂膜可增加二次电子产生明亮图像）即可观察。在扫描电子显微镜中，电子枪发射的电子束经过磁性透镜后，浓缩成一束非常细的、长度约0.5 nm的电子束（实际上是一个电子探针）。电子束在扫描线圈的控制下，在荧光屏上对样品的整个表面进行扫描观察，二次电子被收集转换成光信号，当光信号被放大时，荧光屏上的样品发射出更多电子的对应点并变得更亮，反之亦然。最后，样品表面的立体图像显示在荧光屏上（图3-1-C）。扫描电子显微镜已被广泛应用于观察样品表面精细的三维结构。