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1、医用电子显微学医用电子显微学1.电子显微镜原理及结构电子显微镜原理及结构2.电镜样品制备技术电镜样品制备技术3.组织细胞超微结构及病理组织细胞超微结构及病理第一章第一章电电 子子 显显 微微 镜镜 electronmicroscope.EM 第一节 概述l一、电镜的发展简史一、电镜的发展简史l二、电镜与光镜的比较二、电镜与光镜的比较l三、电镜的分类三、电镜的分类显微镜的发展阶段l光学显微镜阶段十六世纪末，建立了细胞学微生物学l电子显微镜阶段二十世纪早期，促进了细胞生物学病理学和微生学的发展l扫描隧道显微镜实现了实时观察单个原子在物质表面排列状态和与表面电子行为有关的物理化学性质，如DNA、RN
2、A和蛋白质等分子布阵，生物膜、细胞壁等的原子布阵。原子力显微镜 （AFM）、激光力显微镜（LFM）、磁力显微镜（MFM）、弹道电子发射显微镜（BEEM）、扫描离子电导显微镜（SICM）、扫描热显微镜和扫描隧道电位仪（STP）等等。 lR.虎克在17世纪中期制做的复式显微镜19世纪中期的显微镜l20世纪初期的显微镜l带自动照相机的光学显微镜电子显微镜的发展史Max Knoll(1897-1969) Ernst Ruska(1906-1988) 1931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)。 电子显微镜的分辨率可以达到纳米级(10-9
3、nm)。可以用来观察很多在可见光下看不见的物体,例如病毒。电子显微镜下的蚊子Charles Oatley 1942年，D.M.Mullan在其导师C.Wcatly指导下制造出了第一台扫描电子显微镜(SEM)。扫描隧道显微镜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”DNA照片它们只有它们只有1515纳米高，直纳米高，直径也只有径也只有7070纳米。纳米。二、透射电子显微镜与光学显微镜的比较二、透射电子显微镜与光学显微镜的比较二、二、电子显微镜与光学显微镜的比较电子显微镜与光学显微镜的比较 透射电镜透射电镜光镜光镜波长波长0.005nm500nm分辨率分辨率0.2nm200nm
4、放大倍数放大倍数80100万倍万倍1000倍倍介质介质真空真空空气空气透镜透镜电磁透镜电磁透镜玻璃透镜玻璃透镜成像原理成像原理电子散射电子散射衍射衍射吸收和反射吸收和反射聚焦聚焦电聚焦电聚焦机械聚焦机械聚焦成像方式成像方式荧光屏成像荧光屏成像直接成像直接成像图像颜色图像颜色黑白黑白彩色彩色三、电子显微镜的分类三、电子显微镜的分类 l透射电子显微镜透射电子显微镜( (普通电镜、高压电镜、超高压电镜普通电镜、高压电镜、超高压电镜) )l扫描电子显微镜扫描电子显微镜l分析电子显微镜（将分析电子显微镜（将X射线显微分析仪与透射电子显微射线显微分析仪与透射电子显微镜或扫描显微镜相组合，常见是镜或扫描显微
5、镜相组合，常见是能谱仪和波谱仪）能谱仪和波谱仪） l（一）透射电子显微镜l1概念 这是一种电子束透过样品直接成像的电镜，其电子束的加速电压一般为50122kv，观察样品的切片厚度1500nm（一般为50nm）。l2. 特点l（1）分辩率极高l（2）制样技术 以超薄切片为主（负染法，投影法、复型法等）l（3）图象特点 视场较小，为二维结构平面图像。l（4）应用范围 广泛用于研究生物样品局部切面的超微结构，大分子结构以及冷冻蚀刻复型膜上的生物膜超微结构等l（二）、扫描电子显微镜l 1概念 电子束照射在样品上，产生二次电子等信息，而后再将二次电子等信息收集起来放大成像。扫描电镜图像实为间接成橡，其加
6、速电压在130kv之间。l2特点l（1）分辨率较高 一般为36nm，场发射扫锚电镜可达12nm，放大倍数一般为20万倍，场发射可达40万倍；放大倍率连续可调。l（2）制样技术 以样品表面镀膜，观察样品表面结构为主，此外还有冷冻割断内部结构观察法、高分辨样品制备法及管道铸型等；可观察大而厚的样品，制备方法较为简单，样品的适应性较强。l （3）图像特点 景深长，图像层次丰富，立体感强，为三维结构图像。l （4）应用范围 广泛应用于生物样品表面及其断面立体形貌的观察，并其有多种分析功能。景深 （depth of field）摄取有限距离的景物时，可在像面上构成清晰影像的物距范围。 （三）分析型电镜1
7、概念 装有X射线显微分析仪的透射电子显微镜或扫描显微镜。目前常见波谱仪和能谱仪。l2特点 除具有透射电镜或扫描电镜性能以外，还可对样品微区内（几个2），4Be92U间各种元素进行定性、定量综合分析，敏感度可达10-1410-16g，定量精度可优于2%。（四）超高压电镜（HVEM）l1概念 为加速电压在500kv以上的透射电镣，目前世界上超高压电镜的最高加速电压为3000kV；现在全世界约有50余台。l2特点l（1）分辨率商 该电镜加速电压高，穿透力强，分辨率高，对样品损伤小。l（2）制样技术 该电镜可以观察厚样品（500nm）和含水样品，如利用特殊的压力样品室，可以研究活细菌和培养细胞等。l（
8、3）图像特点 可观察细胞表面、内部及细胞骨架结构，可以通过叠加法对图象进行立体化处理。l（4）应用范围 可广泛适用于医学生物学研究中厚样品、含水样品超微结构观察，还可用于观察活体样品，为细菌、细胞培养中的动力学观察开辟了新途径l但此类电镀造价很高，难于普及。第二节第二节电子显微镜的基本原理电子显微镜的基本原理l一、电镜的计量单位 纳米级l二、分辨率l三、放大倍率 l四、电镜的照明光源l五、电镜的透镜系统l六、电镜的像差l七、电子束和样品的相互关系分辨率分辨率电子光学基本原理电子光学基本原理l分辨率的概念分辨率的概念:能够清楚分辨物体两点之间的最短能够清楚分辨物体两点之间的最短距离距离l人眼的分
9、辨率人眼的分辨率为为:在明视距离在明视距离(250mm)的分辨率为的分辨率为0.2mm;光学显微镜为光学显微镜为0.2;电镜为电镜为0.2nm光学显微镜的分辨极限和有效放大光学显微镜的分辨极限和有效放大l光镜的分辨极限的原因光镜的分辨极限的原因:由于光线的衍射作用，当光线从一点出发透由于光线的衍射作用，当光线从一点出发透过显微镜时，所成的像不再是一点而是一个周围带有阴影的光斑如果过显微镜时，所成的像不再是一点而是一个周围带有阴影的光斑如果物体上两个质点靠得很近所成的像就可能分辨不清物体上两个质点靠得很近所成的像就可能分辨不清.光学显微镜的分辨极限和有效放大光学显微镜的分辨极限和有效放大l阿贝公
10、式阿贝公式:d=0.612/nSin要提高显微镜的分辨率必须用波长更短的照明光源（可要提高显微镜的分辨率必须用波长更短的照明光源（可见光波长为见光波长为200750nm）l电子显微镜的放大本领提高是因为电子波长为电子显微镜的放大本领提高是因为电子波长为0.005nm光学显微镜的分辨极限和有效放大光学显微镜的分辨极限和有效放大l放大倍数放大倍数：是指物体经过仪器放大后的像与物的大小之比：是指物体经过仪器放大后的像与物的大小之比.l空放大空放大:不能增加图像细节的放大倍数不能增加图像细节的放大倍数l有效放大倍数有效放大倍数：它是人眼的分辨本领与仪器的分辨本领之：它是人眼的分辨本领与仪器的分辨本领之
11、比比Simple Filament ExchangePre-centered filamentPre-Centered Cartridge Type电子透镜电子透镜lA.概念概念:轴对称的不均匀电场或磁场轴对称的不均匀电场或磁场lB.作用作用: 使运动中电子束聚焦使运动中电子束聚焦电子透镜电子透镜像差电子与固体样品的相互作用电子与固体样品的相互作用l一、一、透射电子透射电子(TE)：入射电子就能够通过样品，将通过样入射电子就能够通过样品，将通过样品的电子叫作透射电子品的电子叫作透射电子l二、二、二次电子二次电子(SE)：样品物质原子的核外电子受入射电子样品物质原子的核外电子受入射电子激发后，逸
12、出样品表面的电子激发后，逸出样品表面的电子l三、三、俄歇电子俄歇电子(AE)：设设K层电子被入射电子激发逸出样品，层电子被入射电子激发逸出样品，L，层的某一电子跃迁补充被激发的层的某一电子跃迁补充被激发的K层电子的空位，则层电子的空位，则其能量差为其能量差为E=EL，桬桬K若此能量若此能量E传递给传递给L，层的另外一层的另外一个电子，并使其由于获得能量个电子，并使其由于获得能量E而逸出样品的电子而逸出样品的电子1.电子与固体样品的相互作用电子与固体样品的相互作用电子与固体样品的相互作用电子与固体样品的相互作用l四、四、X射线射线(伦琴射线伦琴射线)：核外电子发生跃迁时，其剩余能量既可以俄：核外
13、电子发生跃迁时，其剩余能量既可以俄歇电子形式释放，又可以电磁波形式辐射出样品歇电子形式释放，又可以电磁波形式辐射出样品l五、五、背散射电子背散射电子(BE)：入射电子与样品成分发生弹性碰撞之后，被反入射电子与样品成分发生弹性碰撞之后，被反射回的电子，多产生于样品的射回的电子，多产生于样品的50一一1000nm深度范围内，能量较高深度范围内，能量较高l六、六、吸收电流：吸收电流：入射电子与样品作用后，有一部分电子能量消耗殆尽入射电子与样品作用后，有一部分电子能量消耗殆尽之后便被样品吸收，成为吸收之后便被样品吸收，成为吸收“电子收集并适当处理吸收电子，使其电子收集并适当处理吸收电子，使其显像即吸收
14、电流像显像即吸收电流像l七、七、阳极荧光阳极荧光：某些物质，如硫化锌晶体、荧光粉等，受到电子轰击：某些物质，如硫化锌晶体、荧光粉等，受到电子轰击后，会被激发出具有一定波长和强度的荧光，收集、检测荧光信号，后，会被激发出具有一定波长和强度的荧光，收集、检测荧光信号，放大、分析并显示其图像，可用来研究该物质的发光区域、成分、含放大、分析并显示其图像，可用来研究该物质的发光区域、成分、含量、结构等量、结构等l (三三)透射电镜透射电镜生物样品生物样品图像反差的形成图像反差的形成电子的散射作用电子的散射作用 电子染色作用电子染色作用反差的形成1形成不同散射角度的散射电子形成不同散射角度的散射电子2.电
15、子染色电子染色：第三节第三节透射式电子显微镜透射式电子显微镜（ TransmissionElectronMicroscopyTEM ）l透射式电子显微镜透射式电子显微镜(简称简称透射电镜透射电镜)是以波长极短的电子束是以波长极短的电子束作为照明源，用电磁透镜聚焦成像的一种高分辨率、高放作为照明源，用电磁透镜聚焦成像的一种高分辨率、高放大倍数的电子光学仪器简单地讲，就是用聚得很细的电子大倍数的电子光学仪器简单地讲，就是用聚得很细的电子束照射在样品上，接收透过样品并带有样品内部信息的电束照射在样品上，接收透过样品并带有样品内部信息的电子，经过物镜聚焦放大成像这种接收透射电子成像的显微子，经过物镜聚
16、焦放大成像这种接收透射电子成像的显微镜称之为透射电镜镜称之为透射电镜 l一、一、透射电镜的成像原理透射电镜的成像原理l二、二、透射电镜的基本结构透射电镜的基本结构l三、三、透射电镜的用途透射电镜的用途透射电子显微镜的分类透射电子显微镜的分类l普通透射电子显微镜普通透射电子显微镜100200KVl高压透射电子显微镜高压透射电子显微镜200KVl超高压透射电子显微镜超高压透射电子显微镜500KV按按纽纽外外 观观JEM-3100F世界最大級 超高圧電子顕微鏡1,300kV Ultra High Voltage TEMModel JEM-ARM1300S at KBSI一、基本结构一、基本结构1.镜
17、筒镜筒A.照明系统照明系统 1)电子枪电子枪 2)聚光镜聚光镜B.样品室样品室 C.成像系统成像系统 1)物镜物镜 2)中间镜中间镜 3)投影镜投影镜 D.观察记录系统观察记录系统 1)观察镜观察镜 2)照像室照像室 3)自动暴光装置自动暴光装置2.2.真空系统真空系统 A.A.真空泵真空泵 1)低真空泵低真空泵 2)高真空泵高真空泵 B.真空检测系统真空检测系统1)真空测量装置真空测量装置 2)真空显示装置真空显示装置 3.3.电子学系统电子学系统 A A 电源系统电源系统 1) 高压电源高压电源 2)透镜电源透镜电源 3)其它电源其它电源 B.B.自动控制系统及安全保护系统自动控制系统及安
18、全保护系统4.4.冷却系统冷却系统 A.A.制冷装置制冷装置 B. 冷却管道冷却管道冷却室及自动控制阀冷却室及自动控制阀 一、透射电镜的成像原理一、透射电镜的成像原理l成像基本条件：成像基本条件：亮度、衬度亮度、衬度(反差反差)l反差反差(contrast):像与背景在亮度上的差别像与背景在亮度上的差别电镜成像原理电镜成像原理l1.电子束的产生电子束的产生l2.电子束与固体样品的相互作用电子束与固体样品的相互作用l3.电子透镜电子透镜l4.电子散射电子散射l5.透镜图象反差的形成透镜图象反差的形成我们深入研究了最我们深入研究了最直观简便的用户界直观简便的用户界面面 二、透射电镜的基本结构二、透
19、射电镜的基本结构1.镜筒镜筒A.照明系统照明系统 1)电子枪电子枪 2)聚光镜聚光镜B.样品室样品室 C.成成像像系系统统 1)物物镜镜 2)中中间镜间镜 3)投影镜投影镜 D.观观察察记记录录系系统统 1)观观察察镜镜 2)照照像像室室 3)自自动动暴暴光装置光装置l电子枪l阴极 产生电子束l栅极 稳定电子束流l阳极 使电子加速Simple Filament ExchangePre-centered filamentPre-Centered Cartridge TypeA.照明系统照明系统l聚光镜聚光镜l1.聚光镜的作用聚光镜的作用:是用来会聚电子枪射出的电子束是用来会聚电子枪射出的电子束l
20、2.聚光镜基本结构聚光镜基本结构: 电子透镜电子透镜电子透镜的基本结构电子透镜的基本结构由圆柱形的软铁壳、激励线圈、上下极靴构成由圆柱形的软铁壳、激励线圈、上下极靴构成 返返回回B.样品室l在在透透射射电电镜镜中中，除除了了用用透透射射电电子子作作为为研研究究样样品品内内部部超超微微结结构构的的信信息息外外，还还要要求求提提供供其其他他各各种种信信息息，如如二二次次电电子子、背背散散射射电电子子、特特征征X射射线线等等安安装装各各种种探探测测器器，可可同同时时作作表表面面形貌分析和半定量、定量的成分分析形貌分析和半定量、定量的成分分析C.成像系统l包括物镜、中间镜、投影镜，均为电子透镜包括物镜
21、、中间镜、投影镜，均为电子透镜l1、物物镜镜(ObjectivelenS，OL)是是短短焦焦距距透透镜镜(强强磁磁透透镜镜)主主要要有有铁铁壳壳、激激励励线线圈圈和和高高导导磁磁性性材材料料制制成成的的极极靴靴所所构构成成其主要作用是形成样品的第一级放大像和对图像进行聚焦其主要作用是形成样品的第一级放大像和对图像进行聚焦l2、中间镜、中间镜(intermediatelens，IL)是是长焦距透镜长焦距透镜.l3、投影镜、投影镜(projector lens，PL)是短焦距透镜是短焦距透镜D. 观察记录系统观察记录系统 l观观察察记记录录系系统统主主要要包包括括荧荧光光屏屏、光光学学显显微微镜镜
22、和和照照像像机机构构三三部部分分位位于于投投影影镜镜下下部部荧荧光光屏屏是是由由电电子子束束照照射射后后能能转转换换成成光光讯号的荧光粉涂制而成讯号的荧光粉涂制而成三、透射电镜的用途三、透射电镜的用途l1利用常规的超薄切片技术全面地观察了各种利用常规的超薄切片技术全面地观察了各种细胞器的形态，深入细胞器的形态，深入地研究了它们的功能，及病理变化及机理地研究了它们的功能，及病理变化及机理l2利用能增加样品反差的金属投影技术，能用透射电镜观察物体表利用能增加样品反差的金属投影技术，能用透射电镜观察物体表面结构的复型技术，面结构的复型技术，l3利用负染技术观察微小颗粒（如病毒等）材料的形态利用负染技
23、术观察微小颗粒（如病毒等）材料的形态l4利用冷冻断裂和冷冻复型技术观察暴露出材料内部结构利用冷冻断裂和冷冻复型技术观察暴露出材料内部结构l5利用电镜放射自显影技术能进行生物合成转移定位研究利用电镜放射自显影技术能进行生物合成转移定位研究三、透射电镜的用途三、透射电镜的用途l6利用抗原抗体免疫电镜技术和特异电镜细胞化学技术来识别和定利用抗原抗体免疫电镜技术和特异电镜细胞化学技术来识别和定位细胞成分以及成分的变化位细胞成分以及成分的变化l7利用单分子展层技术观察核酸分子的结构利用单分子展层技术观察核酸分子的结构l8利用微区成分分析技术来分析各种不同组织细胞中存在的元素利用微区成分分析技术来分析各种
24、不同组织细胞中存在的元素l9结合电镜图像的旋转积分、线性积分和光学富里叶变换等光学处结合电镜图像的旋转积分、线性积分和光学富里叶变换等光学处理方法和计算机处理技术，全息显微术等，理方法和计算机处理技术，全息显微术等，重构三维图像，还能存贮重构三维图像，还能存贮图像信息及构制彩色电镜图像等图像信息及构制彩色电镜图像等l总之，透射电镜已经在生物医学、材料科学等许多学科的基础研究和总之，透射电镜已经在生物医学、材料科学等许多学科的基础研究和应用技术的研究工作中成为卓有成效的技术手段和研究方法应用技术的研究工作中成为卓有成效的技术手段和研究方法l三维重构三维重构 (选配选配)高高倾斜夹头倾斜夹头Com
25、poser记录记录采图采图切割切割电影电影第三节第三节扫描电子显微镜扫描电子显微镜l一、扫描电子显微镜基本结构一、扫描电子显微镜基本结构l二、扫描电子显微镜的成像基本原理二、扫描电子显微镜的成像基本原理l三、扫描电子显微镜的应用三、扫描电子显微镜的应用第三节第三节扫描电子显微镜扫描电子显微镜l扫扫描描电电子子显显微微镜镜(简简称称扫扫描描电电镜镜)，是是近近30年年来来迅迅速速发发展展起起来来的的一一种种新新型型的的电电子子光光学学仪仪器器，具具有有图图像像景景深深长长、立立体体感感强强、对对样样品品适适应应性性广广的的特特点点，是是一一种种现现代代科科学学技技术术中中必必不不可可少少又又无无
26、法法用用其其他他仪仪器器代代替替的的重重要要工工具具。简简单单地地讲讲，扫扫描描电电镜镜就就是是用用聚聚得得很很细细的的电电子子束束流流照照射射要要检检测测的的样样品品表表面面。由由于于电电子子束束与与样样品品的的相相互互作作用用产产生生各各种种信信息息,然然后后通通过过不不同同的的检检测测器器接接收收相相应应的的信信息息，经经过过处处理理后后显显示示出出样样品品的的各各种种特特征征。近近年年来来，扫扫描描电电镜镜又又综综合合了了X射射线线分分光光谱谱仪仪、电电子子探探针针以以及及其其他他许许多多技技术而发展成为分析型的扫描电镜。术而发展成为分析型的扫描电镜。l 扫描电镜的特点 (一) 能够直
27、接观察样品表面的结构，样品的尺寸可大至120mm80mm50mm。 (二) 样品制备过程简单，不用切成薄片。 (三) 样品可以在样品室中作三度空间的平移和旋转，可以从各种角度对样品进行观察。 (四) 景深大，图象富有立体感。(五) 图象的放大范围广，分辨率也比较高。可放大十几倍到几十万倍，它基本上包括了从放大镜、光学显微镜直到透射电镜的放大范围。分辨率介于光学显微镜与透射电镜之间，可达3nm。 (六) 电子束对样品的损伤与污染程度较小。 (七) 在观察形貌的同时，还可利用从样品发出的其他信号作微区成分分析。 一、扫描电子显微镜基本结构l扫描电镜l1.电子光学系统 (镜简)：l A.电子枪和透镜
28、系统l B：电子探针扫描偏转系统 SEM特有的l2.电子信号收集、处理和显示l A.信息检测系统 SEM的眼睛l 二次电检测器l 背散射电子探测器 l3.电源系统构成 l4.冷却系统l5.真空系统一、扫描电子显微镜基本结构照明系统照明系统l 扫描电镜的照明系统主要有扫描电镜的照明系统主要有电子枪、磁透电子枪、磁透镜、消像散器及样品室镜、消像散器及样品室构成。加速电压较构成。加速电压较低，一般在低，一般在40kv以下。以下。(二二)扫描系统扫描系统 扫扫描描系系统统是是扫扫描描电电镜镜的的一一个个独独特特结结构构，它它可以使电子束作光栅运动。可以使电子束作光栅运动。(三)检测器l检测器是将收集的
29、电信号转变为图像信号检测器是将收集的电信号转变为图像信号l光电池：灵敏度较低光电池：灵敏度较低l闪烁体闪烁体：余辉时间短，收集效率高：余辉时间短，收集效率高二、扫描电镜的成像原理二、扫描电镜的成像原理 l在在分分析析工工作作中中，希希望望能能在在同同一一台台仪仪器器上上进进行行原原位位形形貌貌、元元素素成成分分、晶晶体体结结构构域域值值向向的的分分析析。扫扫描描电电镜镜的的多多功功能能在在很很大大程程度度上上是是基基于于电电子子束束在在样样品品中中经经受受的的各各种种相相互互作作用用。产产生二次电子、背散射电子。生二次电子、背散射电子。二、扫描电镜的成像原理二、扫描电镜的成像原理l高高能能电电
30、子子入入射射样样品品时时，将将受受到到样样品品内内核核场场和和库库仑仑场场的的作作用用，使使之之散散射射产生各种携带样品信息的电子。产生各种携带样品信息的电子。l1、二二次次电电子子的的产产生生二二次次电电子子是是非非弹弹性性散散射射产产生生的的信信号号，是是入入射射电电子子轰轰击击出出来来的的核核外外电电子子。高高能能电电子子入入射射样样品品时时，核核外外电电子子便便从从入入射射的的电电子子中中获获得得能能量量，当当核核外外电电子子获获得得的的能能量量大大于于相相应应的的结结合合能能(临临界界电电离离激激发发能能)时时，便便离离开开原原子子核核变变成成自自由由电电子子。靠靠近近样样品品表表面
31、面，则则能能量量尚尚大大于于样样品品逸逸出出功功的的自自由由电电子子便便有有可可能能从从样样品品表表面面逸逸出出成成为为真真空空中中的的自由电子，即二次电子。自由电子，即二次电子。 2、背背散散射射电电子子的的产产生生背背散散射射电电子子是是由由于于一一系系列列弹弹性性散散射射及及非非弹弹性性散散射射事事件件的的结结果果，是是入入射射电电子子被被样样品品原原子子反反射射回回来来的的电电子子。当当高高能能电电子子射射入入样样品品时时，便便受受到到核核场场和和库库仑仑场场的的作作用用，大大部部分分入入射射电电子子在在相相互互作作用用区区内内损损失失能能量量，少少部部分分损损失失能能量量少少，散散射
32、射角角度度大大的的入入射射电电子子，有有可可能能从从样样品品表表面面反反射射回回来来，这这些些重重新新反反射射出出来来的的电电子子称称之之为为背背散散射射电电子。子。 (二二)扫描电镜成像扫描电镜成像1二二次次电电子子的的成成像像二二次次电电子子像像主主要要反反映映样样品品外外表表的的立立体体形形貌貌。由由于于样样品品的的表表面面是是高高低低参参差差的的，凹凹凸凸不不一一。当当电电子子轰轰击击样样品品时时，因因受受力力角角度度不不同同，造造成成激激发发角角度度亦亦不不相相同同，所所以以激激发发出出的的二二次次电电子子量量也也不不同同;又又因因入入射射角角度度方方向向不不同同，二次电子二次电子空
33、间散射角度和方向也不同。空间散射角度和方向也不同。2背背散散射射电电子子的的成成像像背背散散射射电电子子图图像像是是经经常常用用的的。它它是是在在50-1000nm深深度度内内散散射射出出来来的的电电子子，其其能能量量较较二二次次电电子子高高，其其轨轨迹迹是是直直线线行行进进的的。当当电电子子束束轰轰击击样样品品时时，由由于于组组成成样样品品的的各各种种元元素素的的原原子子序序数数不不同同，因因而而产产生生的的背背散散射射电电子子数数不不同同。背背散散射射电电子子的的产产率率随随样样品品元元素素的的原原子子序序数数的的增增加加而而成成单单调调地地增增加加，尤尤其其在在低低原原子子序序数数区区。
34、这这些些带带有有元元素素差差异异的的电电子子信信号号经经检检测测器器接接收收并并放放大大后后就就形形成成了了亮亮暗暗不不同同的象素。所以背散射电子的图像主要反映样品的成分差异。的象素。所以背散射电子的图像主要反映样品的成分差异。三、扫描电子显微镜三、扫描电子显微镜用途用途 主要用于生物材料表面和断面形态的超微结构的研究，并且结合能谱仪和波谱仪可进行X线显微分析溶酶体高尔基体高尔基体线粒体线粒体中心粒叶绿体叶绿体按纽按纽sarsSarsHBV流感病毒流感病毒（负染色方式负染色方式)1 umFe3O4500 nm冷冻蚀刻骨髓血细胞硷性磷酸酶骨髓血细胞硷性磷酸酶真菌第四节第四节分析电子显微镜分析电子
35、显微镜l分析电子显微镜是透射电子显微镜和扫描电子显微镜与分析电子显微镜是透射电子显微镜和扫描电子显微镜与X射线分析仪组合的一部信息综合分析仪，射线分析仪组合的一部信息综合分析仪，X射线分析仪是射线分析仪是通过测量通过测量X射线的能量和强度分布对样品进行化学成分分射线的能量和强度分布对样品进行化学成分分析的仪器，包括波谱仪（析的仪器，包括波谱仪（鉴别和测量不同波长的特征鉴别和测量不同波长的特征X射射线光子线光子）和能谱仪（）和能谱仪（鉴别和测量不同能量的特征鉴别和测量不同能量的特征X射线光射线光子子）。）。第四节第四节分析电子显微镜分析电子显微镜l波谱仪结构：特征波谱仪结构：特征X射线探测系统，
36、信号处理系统，显示射线探测系统，信号处理系统，显示记录系统。记录系统。l电子束照射到样品可激发出各个相应元素的特征电子束照射到样品可激发出各个相应元素的特征X射线射线.被激发的特征被激发的特征X射线照射到连续转动的分光晶体上实现分射线照射到连续转动的分光晶体上实现分光光(色散色散)，即不同波长的即不同波长的X射线将在各自满足条件被检测射线将在各自满足条件被检测器接收。器接收。l能谱仪结构：接收从样品内激发出来的能谱仪结构：接收从样品内激发出来的X射射线探测系统，信号处理系统及显示系统，线探测系统，信号处理系统及显示系统，记录系统记录系统。 Si/Li探头通过窗口吸收一个X射线光子就大出一个光电
37、子，光电子大部分能量形成若干电子空穴对，电子空穴对在检测器内偏压的作用下移动而产生与入射X射线光子能量呈正比的电荷脉冲信号按纽按纽分析电子显微镜的应用分析电子显微镜的应用l使用使用X射线显微分析技术可对样品表面选定微区作定点的射线显微分析技术可对样品表面选定微区作定点的定性或定量分析定性或定量分析(点分析点分析);电子束沿样品表面选定的直线电子束沿样品表面选定的直线轨迹作所含元素浓度的线扫描分析轨迹作所含元素浓度的线扫描分析(线分析线分析);电子束在样电子束在样品表面作面扫描，以给出样品中元素浓度分布图品表面作面扫描，以给出样品中元素浓度分布图(面分析面分析)。这一技术已广泛地应用在各种不同的
38、科学领域中，如材料这一技术已广泛地应用在各种不同的科学领域中，如材料学、物理学、电子学、矿物学、环境学、地质学学、物理学、电子学、矿物学、环境学、地质学;自自6O年年代起又用于病理学、动物学、生物化学以及其它生物系领代起又用于病理学、动物学、生物化学以及其它生物系领域。域。分析电子显微镜的应用分析电子显微镜的应用l在生物学上的应用：在生物学上的应用：l1.使用使用X射线显微分析仪检测组织内元素的含量射线显微分析仪检测组织内元素的含量和分布和分布;l2.定位辨别细胞内的颗粒，有毒的化学元素及稀定位辨别细胞内的颗粒，有毒的化学元素及稀有元素有元素;l3.在组织内追踪药物和实验物质并与组织内部发在组织内追踪药物和实验物质并与组织内部发生的形态变化关联起来。生的形态变化关联起来。l4.可以原位测定细胞内的游离元素。可以原位测定细胞内的游离元素。l这对组织学、生理学、病理学以及细胞生物这对组织学、生理学、病理学以及细胞生物学等学科进行机理方面的研究提供了令人十分满学等学科进行机理方面的研究提供了令人十分满意的手段。意的手段。SEM5600TEM2010AEM
