透射电镜的原理与演示

单击此处编辑母版标题样式,*,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,电子显微镜的原理与演示,演示实验,分辨力,(resolution)：指显微镜能将近邻的两个质点分辨清楚的能力,通常是用相邻两点间的距离(D)来表示。,一、电子显微镜出现的必然性,光源的波长,镜口率(N.A.),1.分辨力,可见光波长为400700nm(平均550nm),取决于镜口角和物镜与标本间介质的折射率,波长：,镜口率,(N.A.),的大小：,镜口角,物镜与标本之间介质的折射率,空气的折射率为1,水为1.33,香柏油为1.515,-溴萘为1.66,紫外光显微镜：,0.1,m,光镜分辨力的最小数值：,0.2,m,一般光镜设计的最大放大倍数为1,0001,500,光学分辨率的极限！,有效放大：,指本来用肉眼看不清楚的物体经显微镜放大成像后可以分辨清楚的放大,指本来用肉眼能看清楚的物体经放大镜、幻灯机或投影仪等放大成像后可以分辨得更清楚的放大。,无效放大：,各种光与电子束的波长比较,名 称波长(nm),可见光760390,紫外光39013,X-射线130.05,-射线10.005,电子束,100V0.123,10,000V0.0122,100,000V0.00387,电子束的波长与发射电子束的电压平方根成反比：,1,V,电子显微镜与光学显微镜的异同点,1,000,000,1,000,放大倍数,0.1nm,0.20.1,m,分 辨 力,电聚焦,机械聚焦,聚焦方式,电磁透镜,光学透镜,透 镜,真 空,空 气,介 质,短：0.0030.008,长：200750,波长(nm),电子束,光 束,照 射 光,电子显微镜,光学显微镜,2.电镜与光镜的对比,电子显微镜与光学显微镜结构的对比图解,二、电镜的分类,根据电子束和样品之间作用方式的不同，可将电镜分为4大类:,1)物体透射电子,2)物体发射电子,3)物体反射电子,4)物体吸收电子,透射电镜,扫描电镜,观察和分析样品的内部结构,观察和分析样品的表面立体形貌,三、透射式电子显微镜,真空系统,供电及保护系统,电子照明系统,成象系统,观察记录系统,1、透射电镜的结构,电子照明系统,成象系统,观察记录系统,真空系统,供电及,保护系统,透镜系统或,电子光学系统,透射电镜的结构,一般电镜,超高压电镜,真空系统,抽真空的意义：,防止灯丝的氧化损伤；,确保电子束在运行过程中的运动轨迹不受空气分子干扰；,去除空气分子对样品的污染。,1.3,10,-12,Pa,离子泵,真空涡流泵,机械泵：,油扩散泵：,冷阱：,真空管道、阀门、储气罐等,1 Pa,1.3,10,-5,10,-6,Pa;,1.3,10,-6,Pa,1.3,10,-7,10,-9,Pa,1.3,10,-9,Pa,1.3,10,-10,Pa,真空系统的组成部件：,真空系统,供电及保护系统的组成部件及其作用：,供电及保护系统,高电压低电流的高压电源,：,产生高速电子,低电压高电流的透镜电源,：,控制高速电子束的运动轨迹,一般电镜均拥有两个电源：,一旦电镜的某一部分发生故障,电镜的保护系统会让其自动紧急关机和断电,以免损伤电镜,！,稳压和稳流装置：,保证电压和电流的高度稳定,保护与控制系统：,电子照明系统的组成部件及其作用：,电子照明系统,电子枪：,产生高压电子束,两级聚光镜：,会聚高压电子束，以得到极细而均匀的电子束流,第一聚光镜,：将电子束的直径缩小2060倍,第二聚光镜,：将电子束的直径扩大12倍,第二聚光镜,放大,第一聚光镜,缩小,高压(,V),高 压,电子束,灯丝,栅板,阳极,电子枪,成象系统的组成部件及其作用：,成象系统,样品室,成像与放大装置,冷阱,样品放置室,液氮罐,金属导杆,放大50倍,放大3倍,放大15倍,放大200倍,500,000倍,物镜,中间镜I,中间镜II,投影镜,吸附样品室中的少量空气分子以提高真空度,降低温度可防止电子的热漂移,铜网,样品,观察记录系统的组成部件及其作用：,观察记录系统,注意,：,电镜照相与普通照相不同，图像的反衬度最低时才是正聚焦；且底片还必须要经过预干燥处理,观察室,放大镜,照相装置,透过样品的电子打到荧光屏上可显示出反映样品真实结构的图像,保护眼睛,荧光屏,铅玻璃窗,用于放大投到荧光屏上的图像,电子形成的荧光图像衰减速度很快，一旦观察到理想的结构图像就需要尽快照相,2、透射电镜的成像原理,获得高分辨率的图像：,数百万倍,使用电子枪发射出了波长极短的电子波,利用电磁透镜可对电子束进行聚焦、放大和成像,高速电子束 透射样品,电能转变成光能,图像各处浓淡的不同真实反映了样品不同部位的物质结构,高压电子枪,高速电子束,电磁透镜,样品,电子束发生投射,荧光屏,浓淡不同的图像,成像原理：,透射电镜照片演示,微管蛋白的免疫荧光照片,一个植物细胞的透射电镜照片,图像各处浓淡的不同真实反映了样品中不同部位的物质结构,透射电镜照片演示,糙面内质网的透射电镜照片,透射电镜照片演示,多核糖体的透射电镜照片,透射电镜照片演示,玉米分散高尔基体的透射电镜照片,透射电镜照片演示,线粒体的透射电镜照片,叶绿体的透射电镜照片,透射电镜照片演示,细胞核的透射电镜照片,有丝分裂器的透射电镜照片,凋亡细胞,正在杀肿瘤细胞的T细胞,透射电镜照片演示,-辅肌动蛋白,热休克蛋白Hsp60,笼形,蛋白,透射电镜照片演示,金的原子布阵的透射电镜照片,透射电镜照片演示,T4噬菌体,负染色,的透射电镜照片,图像各处浓淡的不同与样品中不同部位的物质结构相反,透射电镜照片演示,螺原体,驱动蛋白,核纤层蛋白,纤毛动力蛋白,胞质动力蛋白,在透射电镜中，被观察粒子的大小一定要大于电子束的波长才能被分辨出来；否则，电子束就会发生绕射，无法看到粒子！,扫描电镜,透射电镜,光 镜,肉眼,玻璃透镜,(,目镜,),投影镜,玻璃透镜,(,物镜,),样品,玻璃透镜,(,聚光镜,),光源(卤灯或汞灯),高压电子枪,样品,电磁,透镜,束偏转器,图像投到,视屏上,荧光屏,光镜、透射电镜及扫描电镜的成像光路图解,四、扫描电镜的结构与成像原理,1.扫描电镜的基本结构,电子光学系统,电子枪,电磁透镜,扫描线圈,样品室,信号的收集处理及显示系统,真空系统,供电保护系统等,扫描电镜,电子枪,电磁透镜,扫描线圈,样品室,信号的收集处理系统,真空系统,供电,保护,系统,显示系统(显象管),(110KV),电子枪灯丝,电磁,透镜,探测器,电磁,透镜,扫描线圈的,束偏转器,样品托,样品,显象管,电子光学系统,扫描电镜的结构简图,2.扫描电镜的成像原理,电子枪,接 受、,转变成光子,放 大、,转换成电压信号,电子束,电磁透镜,样品表面,扫描线圈,次级电子信号,探测器,光电倍增管,显象管/荧光屏,样品表面上相应点,所发出的次级电子数,荧光点的亮度,电子枪灯丝,电磁,透镜,探测器,电磁,透镜,扫描线圈的,束偏转器,样品托,样品,显象管,次级电子,扫描电镜成像原理的简单图示,(1),扫描电镜所用样品的制备方法简便(固定、干燥和喷金)，不需经过超薄切片；,(2),扫描电镜采用的是次级电子成像；,(3),扫描电镜所观察到图像景深长，图像富有立体感；,(4),图像的放大倍率在很大范围内连续可变(10,1,10,5,)；,(5),样品的辐射损伤及污染程度小等。,扫描电镜在结构和工作原理上的特点：,(1),分辨率还不够高(,110nm,)；,(2),只能显示样品的,表面形貌,，无法显示内部详细结构。,可观察到样品的,内部结构,；,可观察到,富有立体感的图像,；,提高了,分辨率,。,扫描电镜的局限性：,冰冻蚀刻技术(freeze etching)：,利用“复膜(replica)”在透射电镜下观察：,扫描电镜照片演示,人耳听毛细胞的扫描电镜照片,扫描电镜照片演示,人RBC的扫描电镜照片,有被小泡的扫描电镜照片,转化细胞,扫描电镜照片演示,细胞褶皱的扫描电镜照片,分裂沟的扫描电镜照片,扫描电镜照片演示,冰冻蚀刻技术,冰冻断裂技术也是研究细胞内部各种细胞器结构 的有用手段。,(freeze-etching techniques),亦称冰冻断裂(freeze-fracture)，,是研究生物膜内部结构的一种有用的技术，关于膜结构的许多资料即是利用这种方法取得的。,将标本于-100干冰中或-196液氮中，,超低温冰冻,。,然后用冰刀骤然将标本冲断开，升温后冰在真空条件下迅即升华，暴露出了断裂面结构,蚀刻,(etching),。,蚀刻,断裂,(2)冰冻蚀刻技术的操作步骤:,蚀刻后，再向断裂上喷涂一层蒸汽碳和铂。然后将组织溶掉，把碳和铂的膜剥下，此膜即为复膜(replica)。,复膜,复膜显示出了标本蚀刻面的形态，可置于透射电镜下观察。电镜下的影像即代表标本中细胞断裂面处的结构。,细胞质膜的冰冻蚀刻电镜照片,冰冻蚀刻电镜照片演示,核膜,紧密连结的冰冻蚀刻电镜照片,微绒毛的冰冻蚀刻电镜照片,连结子,基膜,冰冻蚀刻电镜照片演示,电镜有关的讲解内容到此结束,Group 1：测试中心一楼透射电镜室,注意：,请务必服从命令听指挥！,电镜室参观安排：,？本周三 14:00,Group 3：测试中心一楼透射电镜室,？本周五 14:00,Group 2：测试中心一楼扫描电镜室,Group 4：测试中心一楼扫描电镜室,Group 2：测试中心一楼透射电镜室,Group 1：测试中心一楼扫描电镜室,Group 3：测试中心一楼透射电镜室,Group 4：测试中心一楼扫描电镜室,