光学显微镜、SEM、TEM的比较.pdf

光学显微镜、TEM、SEM成像原理比较

（一）、透射电显微镜

1、基本原理

在光学显微镜下无法看清小于0.2µm的细微结构，这些结构称为亚显微结构

（submicroscopicstructures）或超微结构（ultramicroscopicstructures；

ultrastructures）。要想看清这些结构，就必须选择波长更短的光源，以提高显微镜的分

辨率。1932年Ruska发明了以电束为光源的透射电显微镜（transmissionelectron

microscope，TEM），电束的波长要比可见光和紫外光短得多，并且电束的波长与发射

电束的电压平方根成反比，也就是说电压越高波长越短。

目前TEM的分辨力可达0.2nm。电显微镜（图2-12）与光学显微镜的成像原理基本一

样，所不同的是前者用电束作光源，用电磁场作透镜。另外，由于电束的穿透力很弱，

因此用于电镜的标本须制成厚度约50nm左右的超薄切片。这种切片需要用超薄切片机

（ultramicrotome）制作。电显微镜的放大倍数最高可达近百万倍、由电照明系统、电

磁透镜成像系统、真空系统、记录系统、电源系统等5部分构成。

表2-2不同光源的波长

电束

名称可见光紫外光射线α射线

0.1Kv10Kv

波长（nm）390~76013~3900.05~130.005~10.1230.0122

扫描电显微镜（scanningelectronmicroscope，SEM）于20世纪60年代问世，用来

观察标本的表面结构。其工作原理是用一束极细的电束扫描样品，在样品表面激发出次级

电，次级电的多少与电束入射角有关，也就是说与样品的表面结构有关，次级电由

探测体收集，并在那里被闪烁器转变为光信号，再经光电倍增管和放大器转变为电信号来控

制荧光屏上电束的强度，显示出与电束同步的扫描图像。图像为立体形象，反映了标

本的表面结构。为了使标本表面发射出次级电，标本在固定、脱水后，要喷涂上一层重金

属微粒，重金属在电束的轰击下发出次级电信号。

目前扫描电镜(SEM)的分辨力为6~10nm，人眼能够区别荧光屏上两个相距0.2mm的光点，

则扫描电镜的最大有效放大倍率为0.2mm/10nm=20000。

电显微镜技术

目前，电显微镜技术(electronmicroscopy)已成为研究机体微细结构的重要手段。常

用的有透射电镜(transmissionelectronmicroscope，TEM)和扫描电显微镜(scanning

electronmicroscope,SEM)。与光镜相比电镜用电束代替了可见光，用电磁透镜代替了光

学透镜并使用荧光屏将肉眼不可见电束成像。

成像原理

1、透射电镜技术(TEM)

透射电镜是以电束透过样品经过聚焦与放大后所产生的物像，投射到荧光屏上或照相

底片上进行观察。透射电镜的分辨率为0.1～0.2nm，放大倍数为几万～几十万倍。由于电

易散射或被物体吸收，故穿透力低，必须制备更薄的超薄切片(通常为50～100nm)。其制备

过程与石蜡切片相似，但要求极严格。要在机体死亡后的数分钟钓取材，组织块要小(1立方

毫米以内)，常用戊二醛和饿酸进行双重固定树脂包埋,用特制的超薄切片机

(ultramicrotome)切成超薄切片，再经醋酸铀和柠檬酸铅等进行电染色。

电束投射到样品时，可随组织构成成分的密度不同而发生相应的电发射，如电束

投射到质量大的结构时，电被散射的多，因此投射到荧光屏上的电少而呈暗像，电

照片上则呈黑色。称电密度高(electronense)。反之，则称为电密度低(electron

lucent)。

2、扫描电镜术

扫描电镜是用极细的电束在样品表面扫描，将产生的二次电用特制的探测器收集，

形成电信号运送到显像管，在荧光屏上显示物体。(细胞、组织)表面的立体构像，可摄制成

照片。

扫描电镜样品用戊二醛和饿酸等固定，经脱水和临界点干燥后,再于样品表面