電子顯微鏡是20世紀的一項重大科技發(fā)明。就像三極管的發(fā)明推動了半導(dǎo)體世界的革命一樣，電子顯微鏡也極大地促進了生命科學(xué)的發(fā)展。以下小系列將介紹電子顯微鏡的基本原理。

　　電子顯微鏡是根據(jù)電子光學(xué)原理，用電子束和電子透鏡代替光束和光學(xué)透鏡，使物質(zhì)的細微結(jié)構(gòu)在非常高的放大倍數(shù)下成像的儀器。近年來，電鏡的研究和制造有了很大的發(fā)展:一方面，電鏡的分辨率不斷提高，透射電鏡的點分辨率達到0.2-0.3nm，晶格分辨率達到0.1nm左右。通過電鏡，人們可以直接觀察原子像;另一方面，除了透射電鏡，還開發(fā)了掃描電鏡、分析電鏡等多種電鏡。

　　1.透射電子顯微鏡的成像原理。

　　1.吸收像：當(dāng)電子射擊質(zhì)量、密度高的dao樣品時，主要成相效應(yīng)為散射效應(yīng)。樣品質(zhì)量厚度大的地方對電子散射角大，通過的電子少，亮度暗?；谶@一原理，早期透射電子顯微鏡。

　　2.衍射像：電子束被樣品衍射后，樣品不同位置的衍射波振幅分布對應(yīng)于樣品中晶體各部分的不同衍射能力。當(dāng)出現(xiàn)晶體缺陷時，缺陷部分的衍射能力與完整區(qū)域不同，導(dǎo)致衍射波振幅分布不均勻，反映晶體缺陷的分布。

　　3.相位像：當(dāng)10以波下時，可以忽略相位的變化。

　　二、掃描電子顯微鏡成像原理。

　　掃描電子顯微鏡通過聚焦電子束掃描樣品表面來產(chǎn)生樣品表面的圖像。

　　電子與樣品中的原子相互作用，產(chǎn)生各種信號，包括樣品的表面測繪形態(tài)和組成信息。電子束通常用光柵掃描圖案掃描，光束的位置與檢測到的信號結(jié)合產(chǎn)生圖像。

　　掃描電子顯微鏡的分辨率優(yōu)于1納米。樣品可以在高真空、低真空、濕條件(用環(huán)境掃描電子顯微鏡)和寬低溫或高溫下觀察到。

　　最常見的掃描電子顯微鏡模式是檢測由電子束激發(fā)的原子發(fā)射的二次電子。二次電子的數(shù)量取決于樣品的測繪形態(tài)和其他因素。

　　通過掃描樣品和使用特殊探測器收集發(fā)射的二次電子，創(chuàng)建顯示表面形狀的圖像。它還可能產(chǎn)生樣品表面的高分辨率圖像，圖像是三維的，以識別樣品的表面結(jié)構(gòu)。

　　以上內(nèi)容是介紹電子顯微鏡的基本原理。雖然電子顯微鏡的分辨能力遠優(yōu)于光學(xué)顯微鏡，但由于電子顯微鏡需要在真空條件下工作，很難觀察活生物，電子束的照射也會損壞生物樣品。