基本簡介
組成
種類介紹
透射電子顯微鏡
因電子束穿透樣品後，再用電子透鏡成像放大而得名。它的光路與光學顯微鏡相仿，可以直接獲得一個樣本的投影。通過改變物鏡的透鏡系統人們可以直接放大物鏡的焦點的像。由此人們可以獲得電子衍射像。使用這個像可以分析樣本的晶體結構。在這種電子顯微鏡中，圖像細節的對比度是由樣品的原子對電子束的散射形成的。由於電子需要穿過樣本，因此樣本必須非常薄。組成樣本的原子的原子量、加速電子的電壓和所希望獲得的解析度決定樣本的厚度。樣本的厚度可以從數納米到數微米不等。原子量越高、電壓越低，樣本就必須越薄。樣品較薄或密度較低的部分，電子束散射較少，這樣就有較多的電子通過物鏡光欄，參與成像，在圖像中顯得較亮。反之，樣品中較厚或較密的部分，在圖像中則顯得較暗。如果樣品太厚或過密，則像的對比度就會惡化，甚至會因吸收電子束的能量而被損傷或破壞。透射電鏡的解析度為0.1～0.2nm，放大倍數為幾萬～幾十萬倍。由於電子易散射或被物體吸收，故穿透力低，必須製備更薄的超薄切片（通常為50～100nm）。透射式電子顯微鏡鏡筒的頂部是電子槍，電子由鎢絲熱陰極發射出、通過第一，第二兩個聚光鏡使電子束聚焦。電子束通過樣品後由物鏡成像於中間鏡上，再通過中間鏡和投影鏡逐級放大，成像於螢光屏或照相干版上。中間鏡主要通過對勵磁電流的調節，放大倍數可從幾十倍連續地變化到幾十萬倍；改變中間鏡的焦距，即可在同一樣品的微小部位上得到電子顯微像和電子衍射圖像。
掃描電子顯微鏡
掃描電子顯微鏡的電子束不穿過樣品，僅以電子束儘量聚焦在樣本的一小塊地方，然後一行一行地掃描樣本。入射的電子導致樣本表面被激發出次級電子。顯微鏡觀察的是這些每個點散射出來的電子，放在樣品旁的閃爍晶體接收這些次級電子，通過放大後調製顯像管的電子束強度，從而改變顯像管螢光屏上的亮度。圖像為立體形象，反映了標本的表面結構。顯像管的偏轉線圈與樣品表面上的電子束保持同步掃描，這樣顯像管的螢光屏就顯示出樣品表面的形貌圖像，這與工業電視機的工作原理相類似。由於這樣的顯微鏡中電子不必透射樣本，因此其電子加速的電壓不必非常高。掃描式電子顯微鏡的解析度主要決定於樣品表面上電子束的直徑。放大倍數是顯像管上掃描幅度與樣品上掃描幅度之比，可從幾十倍連續地變化到幾十萬倍。掃描式電子顯微鏡不需要很薄的樣品；圖像有很強的立體感；能利用電子束與物質相互作用而產生的次級電子、吸收電子和X射線等信息分析物質成分。掃描電子顯微鏡的製造是依據電子與物質的相互作用。當一束高能的入射電子轟擊物質表面時，被激發的區域將產生二次電子、俄歇電子、特徵x射線和連續譜X射線、背散射電子、透射電子，以及在可見、紫外、紅外光區域產生的電磁輻射。同時，也可產生電子-空穴對、晶格振動（聲子）、電子振盪（電漿）。
電子數碼顯微鏡
一般來講的數碼顯微鏡嚴格來說應該屬於光學顯微鏡的範疇。數碼顯微鏡是將精銳的光學顯微鏡技術、先進的光電轉換技術、液晶螢幕技術完美地結合在一起而開發研製成功的一項高科技產品。從而，我們可以對微觀領域的研究從傳統的普通的雙眼觀察到通過顯示器上再現，從而提高了工作效率。數碼顯微鏡根據數據顯示方式不同可分為兩大類：自帶螢幕數碼顯微鏡和採用計算機顯示的數碼顯微鏡。自帶螢幕數碼顯微鏡，又可分為三類，1.台式數碼顯微鏡；2.攜帶型數碼顯微鏡；3.無線數碼顯微鏡；台式數碼顯微鏡的主要特點是放大倍率相對較高，可以與電子顯微鏡媲美；攜帶型數碼顯微鏡追求的是隨處可顯微，講究小巧。
參數
解析度
0放大率
單就放大率（magnification）而言，是指被觀察物體經電子顯微鏡放大後，在同一方向上像的長度與物體實際長度的比值。這是兩條直線的比值，有人將放大率理解為像與物的面積比，這是一種誤解，勢必引起概念上的混淆和計算方法與結果上的混亂。缺點
1.在電子顯微鏡中樣本必須在真空中觀察，因此無法觀察活樣本。隨著技術的進步，環境掃描電鏡將逐漸實現直接對活樣本的觀察；2.在處理樣本時可能會產生樣本本來沒有的結構，這加劇了此後分析圖像的難度；
3.由於電子散射能力極強，容易發生二次衍射等；
4.由於為三維物體的二維平面投影像，有時像不唯一；
5.由於透射電子顯微鏡只能觀察非常薄的樣本，而有可能物質表面的結構與物質內部的結構不同；
6.超薄樣品（100納米以下），制樣過程複雜、困難，制樣有損傷；
7.電子束可能通過碰撞和加熱破壞樣本；
8.此外電子顯微鏡購買和維護的價格都比較高。
套用
電子顯微鏡技術在腫瘤診斷中的套用
電子顯微鏡技術在腫瘤鑑別診斷中的套用
透射電子顯微鏡觀察的是組織細胞、生物大分子、病毒、細菌等結構，能夠觀察到不同病的病理結構，也可以鑑別一些腫瘤疾病，有研究報導電子顯微鏡技術通過超微結構觀察可以區分癌、黑色素瘤和肉瘤以及腺癌和間皮瘤；可區別胸腺瘤、胸腺類癌、惡性淋巴瘤和生殖細胞瘤；可區別神經母細胞瘤、胚胎性橫紋肌瘤、Ewing氏肉瘤、惡性淋巴瘤和小細胞癌；可區別纖維肉瘤、惡性纖維組織細胞瘤、平滑肌肉瘤和惡性神經鞘瘤以及區別梭形細胞癌和癌肉瘤。樣本處理
在使用透視電子顯微鏡觀察生物樣品前樣品必須被預先處理。隨不同研究要求的需要科學家使用不同的處理方法。固定：為了儘量保存樣本的原樣使用戊二醛來硬化樣本和使用鋨酸來染色脂肪。
冷固定：將樣本放在液態的乙烷中速凍，這樣水不會結晶，而形成非晶體的冰。這樣保存的樣品損壞比較小，但圖像的對比度非常低。
脫乾：使用乙醇和丙酮來取代水。
墊入：樣本被墊入後可以分割。
分割：將樣本使用金剛石刃切成薄片。
染色：重的原子如鉛或鈾比輕的原子散射電子的能力高，因此可被用來提高對比度。使用透視電子顯微鏡觀察金屬前樣本要被切成非常薄的薄片（約0.1毫米），然後使用電解擦亮繼續使得金屬變薄，最後在樣本中心往往形成一個洞，電子可以在這個洞附近穿過那裡非常薄的金屬。無法使用電解擦亮的金屬或不導電或導電性能不好的物質如矽等一般首先被用機械方式磨薄後使用離子打擊的方法繼續加工。為防止不導電的樣品在掃描電子顯微鏡中積累靜電它們的表面必須覆蓋一層導電層。
主要用途
透射式電子顯微鏡常用於觀察那些用普通顯微鏡所不能分辨的細微物質結構；掃描式電子顯微鏡主要用於觀察固體表面的形貌，也能與X射線衍射儀或電子能譜儀相結合，構成電子微探針，用於物質成分分析；發射式電子顯微鏡用於自發射電子表面的研究。數碼電子顯鏡用於觀察物體表面，它將實物的圖像放大後顯示在計算機的螢幕上，可以將圖片保存，放大，列印。配測量軟體可以測量各種數據。
歷史沿革
1934年鋨酸被提議用來加強圖像的對比度。1937年第一台掃描透射電子顯微鏡推出。
一開始研製電子顯微鏡最主要的目的是顯示在光學顯微鏡中無法分辨的病原體如病毒等。1949年可投射的金屬薄片出現後材料學對電子顯微鏡的興趣大增。
1960年代投射電子顯微鏡的加速電壓越來越高來透視越來越厚的物質。這個時期電子顯微鏡達到了可以分辨原子的能力。
1980年代人們能夠使用掃描電子顯微鏡觀察濕樣本。1990年代中電腦越來越多地用來分析電子顯微鏡的圖像，同時使用電腦也可以控制越來越複雜的透鏡系統，同時電子顯微鏡的操作越來越簡單。
成像原理
透射電鏡技術
透射電鏡是以電子束透過樣品經過聚焦與放大後所產生的物像，投射到螢光屏上或照相底片上進行觀察。透射電鏡是以電子束透過樣品經過聚焦與放大後所產生的物像，投射到螢光屏上或照相底片上進行觀察。透射電鏡的解析度為0.1～0.2nm，放大倍數為幾萬～幾十萬倍。透射電鏡的解析度為0.1～0.2nm，放大倍數為幾萬～幾十萬倍。由於電子易散射或被物體吸收，故穿透力低，必須製備更薄的超薄切片（通常為50～100nm）。由於電子易散射或被物體吸收，故穿透力低，必須製備更薄的超薄切片（通常為50～100nm）。其製備過程與石蠟切片相似，但要求極嚴格。其製備過程與石蠟切片相似，但要求極嚴格。要在機體死亡後的數分鐘釣取材，組織塊要小(1立方毫米以內），常用戊二醛和餓酸進行雙重固定樹脂包埋,用特製的超薄切片機（ultramicrotome）切成超薄切片，再經醋酸鈾和檸檬酸鉛等進行電子染色。要在機體死亡後的數分鐘釣取材，組織塊要小(1立方毫米以內），常用戊二醛和餓酸進行雙重固定樹脂包埋,用特製的超薄切片機（ultramicrotome）切成超薄切片，再經醋酸鈾和檸檬酸鉛等進行電子染色。電子束投射到樣品時，可隨組織構成成分的密度不同而發生相應的電子發射，如電子束投射到質量大的結構時，電子被散射的多，因此投射到螢光屏上的電子少而呈暗像，電子照片上則呈黑色。電子束投射到樣品時，可隨組織構成成分的密度不同而發生相應的電子發射，如電子束投射到質量大的結構時，電子被散射的多，因此投射到螢光屏上的電子少而呈暗像，電子照片上則呈黑色。稱電子密度高（electrondense）。稱電子密度高（electrondense）。反之，則稱為電子密度低（electronlucent）。反之，則稱為電子密度低（electronlucent）。掃描電鏡術
掃描電鏡是用極細的電子束在樣品表面掃描，將產生的二次電子用特製的探測器收集，形成電信號運送到顯像管，在螢光屏上顯示物體。掃描電鏡是用極細的電子束在樣品表面掃描，將產生的二次電子用特製的探測器收集，形成電信號運送到顯像管，在螢光屏上顯示物體。（細胞、組織）表面的立體構像，可攝製成照片。（細胞、組織）表面的立體構像，可攝製成照片。掃描電鏡樣品用戊二醛和餓酸等固定，經脫水和臨界點乾燥後,再於樣品表面噴鍍薄層金膜，以增加二波電子數。掃描電鏡樣品用戊二醛和餓酸等固定，經脫水和臨界點乾燥後,再於樣品表面噴鍍薄層金膜，以增加二波電子數。掃描電鏡能觀察較大的組織表面結構，由於它的景深長，1mm左右的凹凸不平面能清所成像，故放樣品圖像富有立體感。掃描電鏡能觀察較大的組織表面結構，由於它的景深長，1mm左右的凹凸不平面能清所成像，故放樣品圖像富有立體感。其它方面
2.根據deBroglie波動理論，電子的波長僅與加速電壓有關：根據deBroglie波動理論，電子的波長僅與加速電壓有關：λe＝h/mv＝h/(2qmV)1/2＝12.2/(V)1/2(?)λe＝h/mv＝h/(2qmV)1/2＝12.2/(V)1/2(?)在10KV的加速電壓之下，電子的波長僅為0.12?，遠低於可見光的4000-7000?，所以電子顯微鏡解析度自然比光學顯微鏡優越許多，但是掃描式電子顯微鏡的電子束直徑大多在50-100?之間，電子與原子核的彈性散射(ElasticScattering)與非彈性散射(InelasticScattering)的反應體積又會比原有的電子束直徑增大，因此一般穿透式電子顯微鏡的解析度比掃描式電子顯微鏡高。在10KV的加速電壓之下，電子的波長僅為0.12?，遠低於可見光的4000-7000?，所以電子顯微鏡解析度自然比光學顯微鏡優越許多，但是掃描式電子顯微鏡的電子束直徑大多在50-100?之間，電子與原子核的彈性散射(ElasticScattering)與非彈性散射(InelasticScattering)的反應體積又會比原有的電子束直徑增大，因此一般穿透式電子顯微鏡的解析度比掃描式電子顯微鏡高。
3.掃描式顯微鏡有一重要特色是具有超大的景深（depthoffield），約為光學顯微鏡的300倍，使得掃描式顯微鏡比光學顯微鏡更這合觀察表面起伏程度較大的試片。掃描式顯微鏡有一重要特色是具有超大的景深(depthoffield)，約為光學顯微鏡的300倍，使得掃描式顯微鏡比光學顯微鏡更適合觀察表面起伏程度較大的試片。
4.掃描式電子顯微鏡，其系統設計由上而下，由電子槍(ElectronGun)發射電子束，經過一組磁透鏡聚焦(CondenserLens)聚焦後，用遮蔽孔徑(CondenserAperture)選擇電子束的尺寸(BeamSize)後，通過一組控制電子束的掃描線圈，再透過物鏡（ObjectiveLens）聚焦，打在試片上，在試片的上側裝有訊號接收器，用以擇取二次電子(SecondaryElectron)或背向散射電子(BackscatteredElectron)成像。掃描式電子顯微鏡，其系統設計由上而下，由電子槍(ElectronGun)發射電子束，經過一組磁透鏡聚焦(CondenserLens)聚焦後，用遮蔽孔徑(CondenserAperture)選擇電子束的尺寸(BeamSize)後，通過一組控制電子束的掃描線圈，再透過物鏡(ObjectiveLens)聚焦，打在試片上，在試片的上側裝有訊號接收器，用以擇取二次電子(SecondaryElectron)或背向散射電子(BackscatteredElectron)成像。
5.電子槍的必要特性是亮度要高、電子能量散佈(EnergySpread)要小，目前常用的種類計有三種，鎢(W)燈絲、六硼化鑭(LaB6)燈絲、場發射(FieldEmission)，不同的燈絲在電子源大小、電流量、電流穩定度及電子源壽命等均有差異。電子槍的必要特性是亮度要高、電子能量散布(EnergySpread)要小，目前常用的種類計有三種，鎢(W)燈絲、六硼化鑭(LaB6)燈絲、場發射(FieldEmission)，不同的燈絲在電子源大小、電流量、電流穩定度及電子源壽命等均有差異。
電子顯微鏡與光學顯微鏡性能比較
所獲得的優勢
可擴展的，面向未來的平台
提高效率，降低報告的時間
連續供應已捕獲細胞給專家分析
自動記錄保存和數據存儲
化學通用分析儀器
| 化學通用分析儀器主要用於中間體、染料、醫藥、生化、環保、石油化工、食品、農藥等各類在紫外-可見光區有一定吸收的精細化工產品的分離分析。 |
