超微病理學(xué)講義.doc

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1、第一章電子顯微鏡第一節(jié)概述一、電子顯微鏡的發(fā)展簡(jiǎn)史1、20世紀(jì)30年代，E.Ruska在電子光學(xué)理論發(fā)展的基礎(chǔ)上發(fā)明了世界上第一臺(tái)投射式電子顯微鏡（transmissionelectronmicroscope，TEM）放大倍數(shù)僅為12倍；1935年電子顯微鏡基本定型；1939年德國(guó)西門子公司生產(chǎn)了世界上第一批作為商品的投射式電子顯微鏡，分辨率優(yōu)于10nm，放大倍數(shù)達(dá)到了10萬(wàn)倍。自此，投射式電子顯微鏡的研究重點(diǎn)是改進(jìn)設(shè)計(jì)，提高儀器分辨率。2、1935年法國(guó)knoll首先提出了掃描電子顯微鏡（scanningelectronmicroscope，SEM）的設(shè)計(jì)思想

2、和工作原理，1942年劍橋大學(xué)D.M.Mullan首次制成了世界上第一臺(tái)反射掃描電子顯微鏡。1965年基本定型；70年代已發(fā)展成為性能完善、自動(dòng)化程度高，功能齊全的一種電子光學(xué)儀器。二、電子顯微鏡與光學(xué)顯微鏡的比較光學(xué)顯微鏡的光學(xué)系統(tǒng)一般采用可見光作為光源，玻璃透鏡作為成像、放大透鏡。其成像過(guò)程是：可見光通過(guò)空氣和玻璃透鏡這兩種不同的物質(zhì)界面時(shí)，光的運(yùn)動(dòng)速度改變，從而改變運(yùn)動(dòng)方向使之匯聚一點(diǎn)（焦點(diǎn)），然后再發(fā)散，這樣就可以把物體的細(xì)節(jié)加以放大成像，使人們觀察到物體的顯微結(jié)構(gòu)。電子顯微鏡采用電子束作為照明系統(tǒng)中的光源，電磁透鏡作為成像、放大透鏡，其基本成像過(guò)程是：

3、電子束通過(guò)電子磁透鏡時(shí)，由于電磁場(chǎng)的作用使電子改變其運(yùn)動(dòng)方向而聚在一點(diǎn)（焦點(diǎn)），然后發(fā)散，從而把物體的微細(xì)結(jié)構(gòu)放大成像。不過(guò)此時(shí)所成的像，人眼不能直接觀察到，還須通過(guò)一個(gè)熒光屏才能看到。三、電子顯微鏡的分類從使用選擇的角度考慮，目前電子顯微鏡可分為三大類：透射電子顯微鏡、掃描電子顯微鏡和分析電子顯微鏡。按系統(tǒng)分類：透射電子顯微鏡可分為超高壓電子顯微鏡、高壓電子顯微鏡、高分辨電子顯微鏡、普及型電子顯微鏡、簡(jiǎn)易型電子顯微鏡五類。第二節(jié)透射式電子顯微鏡一、透射電鏡的概念：是以波長(zhǎng)極短的電子束作為照明源，用電磁透鏡聚焦成像的一種高分辨率、高放大倍數(shù)的電子光學(xué)儀器。即用聚

4、得很細(xì)的電子束照射在樣品上，接受透過(guò)樣品并帶有樣品內(nèi)部信息的電子，經(jīng)過(guò)物鏡聚焦放大成像，這種接收電子成像的顯微鏡稱之為透射電鏡。二、透射電鏡的基本結(jié)構(gòu)透射電鏡主要由電子光學(xué)系統(tǒng)、真空系統(tǒng)、電子學(xué)系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)四部分構(gòu)成。1.電子光學(xué)系統(tǒng)相當(dāng)于光鏡的光源和反光鏡（1）照明系統(tǒng)相當(dāng)于光學(xué)顯微鏡的照明部分，由電子槍和聚光鏡組成1）電子槍：由陰極、陽(yáng)極、柵極組成。陰極：由直徑0.11—0.15mm粗的鎢絲制成，呈V字型，也稱燈絲。當(dāng)通電達(dá)一定溫度時(shí)，即產(chǎn)生熱電子發(fā)射，形成強(qiáng)的照明電子束。陽(yáng)極：是一個(gè)中間帶孔的金屬圓盤，位于陰極的對(duì)面，它與陰極之間有10kv～120kv的

5、電位差，這一負(fù)高壓用以加速由陰極發(fā)射的電子束。柵極：位于陰極和陽(yáng)極之間，它的電位也比陰極低，起著控制電子束發(fā)射及改變電子槍中電場(chǎng)分布的作用。2）聚光鏡：將電子槍發(fā)射的電子束匯聚在樣品上，對(duì)樣品進(jìn)行照明。普通電鏡有一個(gè)聚光鏡；高分辨率的電鏡有兩個(gè)聚光鏡，在第二聚光鏡中裝有活動(dòng)光闌(用白金片做成),上面有直徑為200μm、300μm和400μm的圓孔，利用光闌孔的大小，可以控制聚光鏡的孔徑角，即控制照明束的強(qiáng)弱，使樣品不致發(fā)生過(guò)熱現(xiàn)象。（2）樣品室樣品室是放置樣品用的，通過(guò)特殊的機(jī)械裝置更換樣品。另外，通過(guò)連動(dòng)裝置，在真空外可以操縱樣品臺(tái)在X、Y軸方向上移動(dòng)。（3）

6、成像系統(tǒng)：物鏡：是電鏡中第一個(gè)成像的電子透鏡，要求有極高的加工精度及穩(wěn)定性，以保證成像質(zhì)量。物鏡裝有消像散器可消除像散，還裝有活動(dòng)光闌可提高反差。物鏡是電鏡中最關(guān)鍵的部件，電競(jìng)的分辨率主要取決于物鏡的分辨率。中間鏡：是一個(gè)可改變放大倍數(shù)的弱透鏡，主要用于控制總放大倍數(shù)。如果一個(gè)中間鏡不能滿足要求時(shí)，還可用兩個(gè)中間鏡來(lái)控制放大倍數(shù)。投影鏡：是將中間鏡所成的像進(jìn)一步放大并投影到熒光屏上，以供觀察。與物鏡和中間鏡比較，投影鏡的電流一般是不變的，即其放大倍數(shù)是固定的。中間鏡和投影鏡的數(shù)目根據(jù)最高分辨率所要求的有效放大倍數(shù)而定（總放大倍數(shù)為各透鏡放大倍數(shù)的乘積）。對(duì)它們的

7、要求是：在盡可能縮短鏡筒高度的條件下，滿足高分辨率所需要的有效放大倍數(shù)；像差減到最小，保證圖像不失真；可以進(jìn)行衍射分析等。（4）觀察記錄系統(tǒng)包括熒光屏、光學(xué)顯微鏡和照相機(jī)構(gòu)三部分。熒光屏：是由電子束照射后能轉(zhuǎn)換成光訊號(hào)的熒光粉涂制而成，主要作用是呈現(xiàn)透射電子顯微像，使用者可以通過(guò)熒光屏選擇圖像區(qū)域，在照相前對(duì)圖像進(jìn)行聚焦。光學(xué)顯微鏡：安裝在主觀察窗前，通常選用5~10倍餓雙筒顯微鏡，作用是在不提高電子光學(xué)放大倍數(shù)的情況下分析高倍的電子圖像，保證了在相應(yīng)的倍數(shù)下，不損失圖像信息，不降低圖像亮度。有助于精確聚焦。照相裝置：由暗盒（底片盒、接收盒）、底片傳送機(jī)構(gòu)、快門

8、和自動(dòng)控制電路等組成。底