透射电子显微镜

透射电子显微镜(TEM)清晰度

• 这是一种强大的电子显微镜，使用电子束聚焦在产生高度放大和样本的详细图像的样本上。
• 放大倍数比普通照相机的高出二百万倍以上光学显微镜，产生样品的图像，使图像在其形态特征，组成和结晶信息的描述也很详细。
• 在20世纪20年代初，Louis de Broglie早期发现电极光线如电子，铺设了一种电子显微镜的发展，其中它们使用了一束电子束形成了一种波动。
• 磁场被用作电子的透镜。有了这些发现，第一台电子显微镜在1931年由Ernst Ruska和Max Knolls发明，并在1933年由Ernst Ruska和Sieman的公司改装成透射电子显微镜(TEM)。
• 与光学显微镜相比，该温度显微镜具有几个优点，其效率也非常高。
• 在所有显微镜中，光和电子显微镜，TEM都是实验室中使用的最强大的显微镜。它可以放大约2nm的Mall颗粒，因此它们的分辨率限制为0.2um。

读也:扫描电子显微镜（SEM）

透射电子显微镜(TEM)原理

透射电子显微镜（TEM）的工作原理类似于光学显微镜。主要区别在于，光学显微镜使用光线聚焦并产生图像，而TEM使用一束电子束聚焦在样本上，以产生图像。

与具有长波长的光相比，电子具有较短的波长。光学显微镜的机理是分辨率的增加降低了光的波长，而是在TEM中，当电子照射样本时，分辨率增加增加了电子传输的波长。电子的波长为约0.005nm，其比光的程度为100,000倍，因此TEM具有比光显微镜的分辨率更好，约1000倍。

这可以准确地说，TEM可以用来详细描述最小粒子(如病毒粒子)的内部结构。

透射电子显微镜（TEM）的部分

它们的工作机制由它们产生的高分辨率功率启用，这允许它用于各种各样的领域。它有三个工作部件，包括：

1. 电子枪
2. 图像生成系统
3. 图像记录系统

电子枪

• 这是透射电子显微镜的一部分，负责产生电子束。
• 电子通过阴极产生，该阴极是钨丝，其是V形的，并且通常是加热的。钨丝由被称为Wehnelt圆筒的控制网格覆盖，由柱状孔构成。阴极位于圆柱形柱孔的顶部或下方。阴极和控制网格被带负电荷，阳极的一端也具有轴向孔。
• 当电子从阴极传输时，它们以恒定的能量在高压下通过柱状孔径(孔)到阳极，这对聚焦样品产生精确定义的图像是有效的。
• 它还具有聚光镜系统，通过控制电子枪的能量强度和柱孔来将电子束聚焦在样品上。透射电镜使用两个聚光镜将电子束汇聚到样品上。两个聚光透镜各产生一个图像，即第一个透镜具有很强的放大倍率，产生一个较小的样本图像，到第二个聚光透镜，将图像导向物镜。

图像制作系统

• 它由物镜、可移动舞台或手持标本、中间镜头和放映机镜头组成。它们通过聚焦穿过样品的电子，形成高度放大的图像来发挥作用。
• 物镜的焦距约为1-5mm，它从聚光镜产生中间图像，然后传输到投影仪透镜进行放大。
• 投影仪镜头有两种类型，即允许图像放大的中间镜头和通常比中间镜头放大更大的投影仪镜头。
• 为了产生高效的高标准图像，目标和投影机镜头需要高电源，具有高稳定性的最高分辨率。

图像记录系统

• 它由荧光屏组成，用来查看和聚焦图像。他们还有一个数码相机，可以永久记录观看后拍摄的图像。
• 它们有一个真空系统，可以防止电子与空气分子的轰击或碰撞扰乱它们的运动和聚焦能力。真空系统有利于电子向图象的直线运动。
• 真空系统由泵、仪表、阀门和电源组成。
• 形成的图像称为单色图像，其是灰色或黑色和白色。该图像必须对人眼可见，因此，允许电子通过固定在显微镜的底部的荧光屏。
• 图像也可以被数字捕获并显示在计算机上，并以JPEG或TIFF格式存储。在存储过程中，根据记录设备，可以将图像从单色状态操作为彩色图像，如使用像素相机可以将图像存储为彩色。
• 彩色图像的存在允许易于可视化，识别和表征图像。

透射电子显微镜(TEM)是如何工作的?

从所描述的仪器来看，其工作机制是上述瞬变电磁法各部分的一个顺序过程。的意思是:

• 电子枪中加热的钨丝产生的电子通过聚光镜聚焦在样品上。
• 磁性透镜用于聚焦样品的电子束。通过由冷凝器透镜的柱子管提供的辅助来产生清晰的图像，真空允许电子产生清晰的图像而不会与任何可能偏转它们的空气分子碰撞。
• 在到达样品时，标本散射将聚焦在形成大清晰图像的磁透镜上的电子，并且如果它通过荧光屏幕，它形成多色图像。
• 样品密度越大，分散的电子越多，形成的图像越暗，因为到达屏幕的电子越少，而更薄、更透明的样品看起来越亮。

笔记：如果屏幕移开，则可以以形成永久图像的像素捕获拍摄图像。

通过TEM的可视化标本的制备

在透射电镜下观察的标本必须经过特殊的制备技术，以使其可视化并产生清晰的图像。

• 电子很容易被吸收和分散在固体元素上，对于厚的样品显示不佳。因此，非常薄的标本用于精确和清晰的可视化形成清晰的图像。标本薄约20-100nm，直径为0.025-0.1nm，与细菌细胞大小相同。薄的样品允许在真空空间与电子相互作用，能够维持其固有结构。
• 要获得薄片标本，首先将标本固定在含有戊二醛或四氧化锇的塑料材料上。这些化学制剂稳定了细胞的结构并维持其原始状态。加入像乙醇这样的有机溶剂将使细胞完全脱水，以便将标本嵌入到塑料中。
• 然后加入一种未聚合的液体环氧塑料，使其像固体块一样硬化。这是用玻璃刀和一种叫做超微切片机的特殊设备切割薄片的地方。
• 然后对样品进行适当的染色(用适当的染色剂)以使电子均匀散射。然后将薄片浸泡在重金属元素中，如柠檬酸铅和醋酸铀酰，使瘦离子和铝离子结合到细胞结构上。这就形成了一个不透明的层来对抗电池结构上的电子，以增加对比度。
• 然后将染色的薄部分安装在用于观察的铜网上。
• 施加用于在TEM下进行观察的主要染色技术是与重金属元素涂层相连的负染色。金属涂层散发出电子胶片上的电子，而未涂层的部分，并用于研究细菌，病毒细胞形态和结构。

冻干治疗：

为了减少工件的可能危险，特别是用于治疗微生物细胞的冻干，与化学固定，脱水和嵌入，大多数样本都被污染。

• 微生物细胞器要经过一种特殊的处理方法，称为冻痒，即用液氮制备标本，然后在真空室中以-100°C的温度加热。
• 然后用预冷刀在-196°C的液氮中切割。将切片的样品在高真空中加热约2分钟后，再涂上铂和碳层形成复制品。
• 在透射电镜下可以看到细胞内部更详细的三维结构。
• 液氮治疗的这一步被称为冻痒。

透射电子显微镜（TEM）的应用

TEM用于来自生物学，微生物学，纳米技术，法医研究等各种领域。其中一些应用包括：

1. 观察和研究细菌、病毒和真菌的细胞结构
2. 观察细菌鞭毛和质粒
3. 观察微生物细胞器的形状和大小
4. 研究和区分植物和动物细胞。
5. 它还用于纳米技术来研究纳米颗粒如ZnO纳米粒子
6. 它用于检测和识别裂缝和受损微粒，进一步实现微粒的修复机制。

透射电子显微镜的优点

1. 它的放大率非常高，大约是光学显微镜的两百万倍。
2. 它可以用于各种各样的应用，从基础生物学到纳米技术，到教育和工业用途。
3. 它可以用来获取关于化合物及其结构的大量信息。
4. 它产生具有高清晰度的非常高效，高质量的图像。
5. 它可以产生永久性图像。
6. 透射电子显微镜易于训练和使用

透射电子显微镜（TEM）的限制

1. 一般来说，TEMs是非常昂贵的购买
2. 他们是非常大的处理。
3. 在TEM下观察标本的制备非常令人繁琐。
4. 使用化学固定物、脱水器和埋入物会造成人工制品的危险。
5. 他们要维持费力。
6. 它需要恒定的电压流入来操作。
7. 它们对振动和电磁运动非常敏感，因此它们被用于与世隔绝的地区，在那里它们不会暴露。
8. 它产生单色图像，除非它们在可视化结束时使用荧光屏。

传输电子显微镜（TEM）图像

在athttps://www.flickr.com/photos/niaid/albums/72157712914621487/

参考

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