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环境高分辨透射显微镜

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  • 【求购】透射电子显微镜及光学显微镜

    筹建实验室,位于上海高校咨询并预备购买一台透射电子显微镜(非高分辨),预算经费在250万左右另求购一台光学显微镜,透射,反射,偏光,1000倍放大,可通过适配器配消费级数码相机代理请回帖,再进一步联系

  • 【原创大赛】透射电子显微镜-小析

    【原创大赛】透射电子显微镜-小析

    随着现代信息的不断发展,作为三大支柱产业之一的材料越发显得重要。而材料的结构分析是决定材料性能的关键因素。众所周知,光学显微镜及扫描电镜均只能观察物质表面的微观形貌,无法获得物质内部的信息。而透射电镜可以根据透射电子图象所获得的信息来了解试样内部的结构。鉴于此,现阶段透射电子显微镜(TEM)已经广泛应用在各个学科领域和技术部门,并且已经成为联系和沟通材料性能和内在结构的一个最重要的“桥梁”。1 TEM的概念 透射电子显微镜(TEM)是以波长极短高能电子作为照明源,利用电子透镜使电子与固体样品作用产生的弹性散射电子聚焦成像的一种高分辨率、高放大倍数显微分析仪器。图1为JEM-2100高分辨透射电子显微镜。http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2012/08/201208211425_385009_2105598_3.jpg图1 JEM-2100高分辨透射电子显微镜2 TEM的发展历程 1924年,德国科学家德布洛依(Brogliel.De)提出了微观粒子具有二象性的假设,后来这种假设得到了证实。1932年,德国学者诺尔(Knoll)和鲁卡斯(Ruska)获得了放大12~17倍的电子光学系统中的光阑的像,证明可用电子束和电磁透镜得到电子像,但是这一装置还不是真正的电子显微镜,因为它没有样品台。1932~1933年间,鲁卡斯等对以上装置进行了改进,做出了世界上第一台透射电子显微镜。1934年,电子显微镜的分辨率已达到500Å。1939年德国西门子公司造出了世界第一台商品透射电子显微镜,分辨率优于100Å。1947年,莱保尔发展了TEM的选区衍射模式,把电子显微像和电子衍射对应起来。1956年,赫什用衍射动力学法说明衍射衬度,在不锈钢和铝中观察到位错和层错。目前世界上生产透射电镜的主要是这三家电镜制造商:日本的日本电子(JEOL)和日立(Hitachi)以及美国的FEI。3 TEM的特点 TEM可以进行组织形貌与晶体结构同位分析;具有高的分辨率,可以达到1Å;能够在原子和分子尺度直接观察材料的内部结构;能方便地研究材料内部的相组成和分布以及晶体中的位错、层错、晶界和空位团等缺陷,是研究材料微观组织结构最有力的工具;能同时进行材料晶体结构的电子衍射分析,并能同时配置X线能谱、电子能损谱等测定微区成分仪器。目前,它已经是兼有分析微相、观察图像、测定成分、鉴定结构四个功能结合、对照分析的仪器。4 TEM的三个主要指标 TEM的三个主要指标如下: (1)加速电压(一般在80~3000千伏之间); (2)分辨率(一般点分辨率在2~3.5 Å之间); (3)放大倍数(一般在30~80万倍之间)。5 TEM的结构 TEM结构如图2所示。http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2012/08/201208211426_385010_2105598_3.jpg图2 TEM结构 照明系统主要由电子枪和聚光镜组成。电子枪是发射电子的照明光源。聚光镜是把电子枪发射出来的电子会聚而成的交叉点进一步会聚后照射到样品上。照明系统的作用就是提供一束亮度高、照明孔径角小、平行度好、束流稳定的照明源。 成像系统主要由物镜、中间镜和投影镜组成。物镜是用来形成第一幅高分辨率电子显微图像或电子衍射花样的透镜。透射电子显微镜分辨本领的高低主要取决于物镜。因为物镜的任何缺陷都被成像系统中其它透镜进一步放大。欲获得物镜的高分辨率,必须尽可能降低像差。通常采用强激磁,短焦距的物镜。物镜是一个强激磁短焦距的透镜,它的放大倍数较高,一般为100~300倍。目前,高质量的物镜其分辨率可达0.1nm左右。中间镜是一个弱激磁的长焦距变倍透镜,可在0-20倍范围调节。当M1时,用来进一步放大物镜的像;当M1时,用来缩小物镜的像。在电镜操作过程中,主要是利用中间镜的可变倍率来控制电镜的放大倍数。投影镜的作用是把经中间镜放大(或缩小)的像(电子衍射花样)进一步放大,并投影到荧光屏上,它和物镜一样,是一个短焦距的强磁透镜。投影镜的激磁电流是固定的。因为成像电子束进入投影镜时孔镜角很小(约10~3rad),因此它的景深和焦距都非常大。即使改变中间镜的放大倍数,使显微镜的总放大倍数有很大的变化,也不会影响图像的清晰度。有时,中间镜的像平面还会出现一定的位移,由于这个位移距离仍处于投影镜的景深范围之内,因此,在荧光屏上的图像仍旧是清晰的。 观察和记录装置包括荧光屏和照相机构,在荧光屏下面放置一下可以自动换片的照相暗盒。照相时只要把荧光屏竖起,电子束即可使照相底片曝光。由于透射电子显微镜的焦长很大,虽然荧光屏和底片之间有数十厘米的间距,仍能得到清晰的图像。6 TEM成像原理http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2012/08/201208211427_385011_2105598_3.jpg6.1高斯成像原理 如图3所示,电子枪产生的电子束经1~2级聚光镜会聚后均匀照射到试样上的某一待观察微小区域,入射电子与试样物质相互作用,由于试样很薄,绝大部分电子穿透试样,其强度分布与所观察试样区的形貌、组织、结构一一对应,透射出试样的电子经物镜、中间镜、投影镜的三级磁透镜放大投射到观察图形的荧光屏上,荧光屏把电子强度分布转变为人眼可见的光强分布,于是在荧光屏上显出与试样形貌、组织、结构相应的图像。即当一束发射角在透镜孔径角以内的入射电子穿过样品,并通过样品下方的物镜后,样品上的每个物点必然在透镜的像平面上有一一对应的像点。6.2阿贝成像原理 当平行入射束与晶体样品作用,除了形成透射束之外,还会产生各级衍射束,通过物镜的聚焦作用在其后焦面上形成衍射振幅的极大值,每个振幅极大值又视为次级光源互相干涉,再于透镜像平面上形成显微放大像。如图4所示。7 TEM的样品及其制备7.1 TEM样品的基本要求 TEM样品的基本要求包括以下: (1)形状尺寸:Φ3,薄区厚度﹤100nm; (2)不失真:无变形,无氧化,不晶化和相变等。7.2 TEM样品的种类和用途 TEM样品的种类和用途包括以下

  • 中国电子显微镜学会 举办的透射电子显微镜(TEM)短期课程计划感觉很好,有想一起去的不

    中国电子显微镜学会 举办的透射电子显微镜(TEM)短期课程计划感觉比较系统,我想去,不过他们说要报名凑够6人以上开班,我在这边分享下,看看大家有没有想一起去的。要是有想去的联系 李宁春老师(中国电子显微镜学会;电话:010-82671519)下面附上他们的通知Ⅰ. TEM基本课程:对象与目的:初学人员或希望从新学习者,经此课程学习透射电镜原理并达到可独立操作的基本要求。授课内容:⑴ 透射电子显微主讲结构与电子光学系统。⑵ 电子与薄晶体的相互作用——运动学成像理论。⑶ 原子分辨的高分辨像基本原理(动力学散射)。⑷ 扫描透射原理与EDS扫描分析。实验安排:⑴ TEM(FEI 200 kV场发射)基本操作方法(电镜的启动,样品的安装和更换,条件的设定及观察图像)。⑵ HR-TEM原子像的获得与相应电子衍射谱。⑶ STEM模式成像与扫描分析(一维线扫与二维面扫EDS谱与像的获得)。[/

  • 关于透射电子显微镜的工作原理

    透射电子显微镜(TEM)是一种现代综合性大型分析仪器,在现代科学、技术的研究、开发工作中被广泛地使用。顾名思义,所谓电子显微镜是以电子束为照明光源的显微镜。由于电子束在外部磁场或电场的作用下可以发生弯曲,形成类似于可见光通过玻璃时的折射现象,所以我们就可以利用这一物理效应制造出电子束的“透镜”,从而开发出电子显微镜。而作为透射电子显微镜(TEM)其特点在于我们是利用透过样品的电子束来成像,这一点有别于扫描电子显微镜(Scanning Electron Microscope,SEM)。由于电子波的波长大大小于可见光的波长(100kV的电子波的波长为0.0037nm,而紫光的波长为400nm),根据光学理论,我们可以预期电子显微镜的分辨本领应大大优于光学显微镜。事实上,现代电子显微镜的分辨本领已经可达0.1nm。

  • 【新闻】日立高新技术上市可进行稳定纳米级分析的透射式电子显微镜

    日立高新技术(HitachiHighTechnologies)2007年5月14日推出了新型场发射型透射式电子显微镜(FE-TEM)“HF-3300型”,分辨率为0.1nm、能够以纳米级别的分辨率稳定地分析原子水平的极微小材料。   新产品采用了冷阴极场发射电子枪,具有高亮度和高分辨率。同时通过在电子枪上结合使用300kV的高加速电压,实现了高稳定性。作为一种分析电镜,除配置能量色散型X射线分析装置(EDX)和电子能量损失谱仪(EELS)外,还支持电子束全息摄影、位置分析型EELS及纳米电子束衍射等新分析方法。   透射式电子显微镜的加速电压越高,分辨率和透射力就越出色。在原子序数大、电子束难以穿透的金属及陶瓷的观察方面,可发挥300kV高加速电压的优点,无论试料的厚度和构成如何,均可进行稳定的超高分辨率观察。   该产品标准价格为2亿8500万日元。预计07年度可获得5台订单。预定从07年9月开始供货。

  • 高分辨成像时,衍射束与透射束相位为何相差π/2?

    请教:高分辨成像时,入射电子束穿过薄晶体形成弱衍射束与透射束,衍射束与透射束相位相差π/2,各位如何解释为什么?衍射束相位是滞后透射束π/2还是超前π/2。在欠焦位置,衍射束光程比透射束多1/4倍波长位置,其相位是否又比透射束超前(增加)π/2?在正焦点位置,教材上好像说,衍射束位相比在从样品出发时的增加π,为什么不是增加2π?好像光束从样品经过透镜聚焦到达像平面(正焦位置)相位不变(即2π的整数倍)。高分辨像最佳欠焦位置的暗点可否解释为原子列位置的透射波与邻近原子间隙位置的衍射波的合成波的强度,亮点为原子间隙位置的透射波与邻近原子位置的衍射波的合成波的强度?透射波与衍射波此时相位相同,合成波振幅大小=透射波与衍射波振幅大小之和。因为原子间隙位置的透射波强而衍射波弱,原子列位置的透射波弱而衍射波强,所以对应原子列位置的合成波强度较弱,形成暗点;而对应于原子列间隙位置的合成波强度较强,形成亮点。

  • 透射电子显微镜的工作原理和在高分子材料研究中的应用

    如题,求助~~~~~~~~~哪位好心人知道透射电子显微镜的工作原理和在高分子材料研究中的应用方面的内容啊,,,现在我是一头雾水,没一点头绪,这是我们的作业!!!如果知道的话,热切地盼望大家告诉我,偶先谢过各位了!!!!!!!!

  • 【求助】求助各位大虾——关于高分辨电子显微镜

    各位大虾好!兄弟有一事请各位大虾指教:我们有一个项目,相关文章用高分辨电子显微镜做的一些实验有很好的效果,兄弟也想做一下,但不知道高分辨电子显微镜的内涵、或者是具体定义是什么,请各位大虾赐教,谢谢!北京、武汉、广州、上海、济南,这些城市或周边城市中那个单位有比较好的高分辨电子显微镜对外开放,请各位大虾指引一二,不胜感激。高分辨电子显微镜的性能指标是什么?如购买一台大约需要多少钱(这样兄弟一了解某个实验室该仪器的价格大约就能知道其性能了)?有劳各位大虾了!兄弟十分感激!!!

  • 高分辨透射电镜傅立叶转换

    高分辨透射电镜傅立叶转换

    各位高手好,我最近刚刚开始接触高分辨透射电镜的傅立叶转化,我的高分辨的相片做的不怎么好,我的样品是金纳米颗粒,低倍下看到的金颗粒尺寸从5,6个纳米到20个纳米都有,我想知道这些不同粒径的金颗粒有什么区别,先附上其中一个样品的照片,下面是自己做的傅立叶转化衍射花样和反傅立叶转换后的图,还有,这个傅立叶转换的衍射花样能看到什么? 我有很多不懂的, 希望各位前辈不吝赐教,先行谢谢,http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2014/04/201404231029_497112_2198713_3.jpghttp://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2014/04/201404231029_497113_2198713_3.jpghttp://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2014/04/201404231030_497114_2198713_3.jpghttp://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2014/04/201404231030_497115_2198713_3.jpg

  • 超高分辨显微镜及其在生物医学领域的应用

    [align=center][font='times new roman'][size=16px][b]超高分辨[/b][/size][/font][font='times new roman'][size=16px][b]显微镜及其在生物医学领域的应用[/b][/size][/font][/align][align=center][font='times new roman'][size=14px]刘皎[/size][/font][font='times new roman'][sup][size=14px]1[/size][/sup][/font][font='times new roman'][size=14px],[/size][/font][font='times new roman'][sup][size=14px] [/size][/sup][/font][font='times new roman'][size=14px]吴晶[/size][/font][font='times new roman'][sup][size=14px]1[/size][/sup][/font][/align][align=center]1. [font='times new roman']北京大学医药卫生分析中心,北京,[/font][font='times new roman']100191[/font][/align][font='times new roman'][b]摘要[/b][/font][font='times new roman'][b] [/b][/font][font='times new roman']超高分辨显微镜([/font][font='times new roman']Super-Resolution Microscopy[/font][font='times new roman'])作为一类强大的科学工具,可以突破传统光学显微镜的分辨极限,实现对微小结构的高分辨率成像,已经在生物医学领域引起了广泛的关注和应用。本文将探讨超高分辨显微镜的不同类型和原理,介绍[/font][font='times new roman']其[/font][font='times new roman']在生物医学领域的应用[/font][font='times new roman']及展望其未来发展[/font][font='times new roman']。[/font][font='times new roman'][b]Abstract[/b][/font][font='times new roman']Super Resolution Microscopy[/font][font='times new roman'], as a powerful scientific tool, can break through the resolution limit of traditional optical microscopes and achieve high-resolution imaging of small structures. It has attracted widespread attention and application in the biomedical field. This article will explore the different types and principles of Super Resolution Microscopy, introduce their applications in the biomedical field, and look forward to their future development[/font][font='times new roman'].[/font][font='times new roman'][b]关键词[/b][/font][font='times new roman']超高分辨[/font][font='times new roman']显微镜,[/font][font='times new roman']成像技术[/font][font='times new roman'],应用[/font][font='times new roman'][b]1 [/b][/font][font='times new roman'][b]引言[/b][/font][font='times new roman']显微镜的产生和发展对于生命科学研究的进步有至关重要的作用[/font][font='times new roman'],它将微观世界呈现在大家面前,包括微生物的存在、组织细胞结构及生理病理活动等。显微镜技术的不断革新将成像分辨率不断提高,但相当长一段时间内光学成像无法突破一个极限值,即[/font][font='times new roman']xy[/font][font='times new roman']轴横向分辨率约[/font][font='times new roman']200nm[/font][font='times new roman'],[/font][font='times new roman']z[/font][font='times new roman']轴纵向分辨率约[/font][font='times new roman']500nm[/font][font='times new roman'],因此小于这个尺寸的生命活动和结构[/font][font='times new roman'],如病毒、亚细胞结构等,[/font][font='times new roman']是无法清楚地观察到的[/font][font='times new roman']。[/font][font='times new roman']聚焦点的光强会根据点扩散函数([/font][font='times new roman']point spread functio[/font][font='times new roman']n[/font][font='times new roman'],[/font][font='times new roman']PSF[/font][font='times new roman'])而展开[/font][font='times new roman'],[/font][font='times new roman']对于圆形孔径,[/font][font='times new roman']PSF[/font][font='times new roman']呈现为艾里斑([/font][font='times new roman']Airy disk[/font][font='times new roman'])的模式[/font][font='times new roman']。[/font][font='times new roman']激光扫描共聚焦显微镜([/font][font='times new roman']Confocal Laser Scanning Microscopy, CLSM[/font][font='times new roman'])的分辨率取决于[/font][font='times new roman']PSF[/font][font='times new roman']的大小,如果焦点很小,则每个像素[/font][font='times new roman']点[/font][font='times new roman']获取到的信息也很小,从而得到清晰锐利的图像;反之,则结果图像变得模糊。因此,[/font][font='times new roman']CLSM[/font][font='times new roman']成像的[/font][font='times new roman']主要挑战在于实现越来越小的[/font][font='times new roman']PSF[/font][font='times new roman']以获得更好的分辨率。德国物理学家恩斯特[/font][font='times new roman'][/font][font='times new roman']阿贝([/font][font='times new roman']Ernst Abbe[/font][font='times new roman'],[/font][font='times new roman']1840-1905[/font][font='times new roman']年)在[/font][font='times new roman']19[/font][font='times new roman']世纪[/font][font='times new roman']70[/font][font='times new roman']年代首次[/font][font='times new roman']提出阿贝衍射极限,即[/font][font='times new roman']由于衍射效应,[/font][font='times new roman']PSF[/font][font='times new roman']大[/font][font='times new roman']小与[/font][font='times new roman']λ/NA[/font][font='times new roman']成正比([/font][font='times new roman']d=0.61λ/NA[/font][font='times new roman']),其中[/font][font='times new roman']λ[/font][font='times new roman']是光的波长,[/font][font='times new roman']NA[/font][font='times new roman']是物镜最重要的参数[/font][font='times new roman']——[/font][font='times new roman']数值孔径[/font][font='times new roman']。由于可见光波长范围在[/font][font='times new roman']400-760nm[/font][font='times new roman']之间,[/font][font='times new roman']NA[/font][font='times new roman']值最大在[/font][font='times new roman']1.7[/font][font='times new roman']左右,所以分辨率极限在[/font][font='times new roman']200nm[/font][font='times new roman']左右。随着物理学和测量技术的进步,突破衍射极限的显微镜不断涌现,目前公认的超高分辨显微镜主要有三类,包括[/font][font='times new roman']结构照明显微镜([/font][font='times new roman']Structured Illumination Microscopy[/font][font='times new roman'],[/font][font='times new roman']SIM[/font][font='times new roman'])[/font][font='times new roman'],受激发射减耗显微镜([/font][font='times new roman']Stimulated Emission Depletion Microscopy[/font][font='times new roman'],[/font][font='times new roman']STED[/font][font='times new roman']),和[/font][font='times new roman']单分子定位显微镜。单分子定位显微镜包括光敏定位显微镜([/font][font='times new roman']Photoactivation Localization Microscopy[/font][font='times new roman'],[/font][font='times new roman']PALM[/font][font='times new roman'])和随机光学重建显微镜([/font][font='times new roman']Stochastic Optical Reconstruction Microscopy[/font][font='times new roman'],[/font][font='times new roman']STORM[/font][font='times new roman'])[/font][font='times new roman']。[/font][font='times new roman']2014[/font][font='times new roman']年三位科学家[/font][font='times new roman']史蒂芬[/font][font='times new roman'][/font][font='times new roman']霍尔([/font][font='times new roman']Stefan W. Hell[/font][font='times new roman'])[/font][font='times new roman']、埃里克[/font][font='times new roman'][/font][font='times new roman']贝兹([/font][font='times new roman']Eric Betzig[/font][font='times new roman'])和威廉[/font][font='times new roman'][/font][font='times new roman']莫纳([/font][font='times new roman']William E. Moerner[/font][font='times new roman'])因他们在超[/font][font='times new roman']高[/font][font='times new roman']分辨显微镜技术领域的贡献而获得了诺贝尔化学奖。[/font][font='times new roman'][b]2 [/b][/font][font='times new roman'][b]不同类型的超高分辨显微镜[/b][/font][font='times new roman'][b]2.1[/b][/font][font='times new roman'][b] [/b][/font][font='times new roman'][b]结构照明显微镜([/b][/font][font='times new roman'][b]Structured Illumination Microscopy[/b][/font][font='times new roman'][b],[/b][/font][font='times new roman'][b]SIM[/b][/font][font='times new roman'][b])[/b][/font][font='times new roman']SIM[/font][font='times new roman']本质是利用两束激发光在样品上进行干涉,产生明暗交替的莫尔条纹,高空间频率的莫尔条纹会放大激发条纹与样品空间频率不一致的结构,从而将样品中的高频信息整合入收集到的图像中。[/font][font='times new roman']通过投射特殊的光照明模式如格点或条纹光栅,以一定的模式照射样品,引入空间频率信息,采集多个图像并经过复杂的数据处理之后,重建高分辨率图像。由于每个图像都采用不同的结构照明模式,包含了不同的信息,合并后的图像能够展示出比传统显微镜更多的细节[/font][font='times new roman']。[/font][font='times new roman']相比于其他超高分辨成像技术,[/font][font='times new roman']SIM[/font][font='times new roman']最大的优势就是宽场[/font][font='times new roman']成像,速度快,基本可以达到实时观察。[/font][font='times new roman']SIM[/font][font='times new roman']技术的前身可以追溯到[/font][font='times new roman']20[/font][font='times new roman']世纪[/font][font='times new roman']70[/font][font='times new roman']年代初。当时,光学学家特奥多尔[/font][font='times new roman'][/font][font='times new roman']赫普恩([/font][font='times new roman']Theodor [/font][font='times new roman']H?upl[/font][font='times new roman'])首次提出了使用周期性光栅照明来提高显微镜分辨率的想法。这奠定了[/font][font='times new roman']SIM[/font][font='times new roman']技术的基础,尽管当时还没有实际的[/font][font='times new roman']SIM[/font][font='times new roman']显微镜。[/font][font='times new roman']21[/font][font='times new roman']世纪初期,史蒂芬[/font][font='times new roman'][/font][font='times new roman']霍尔([/font][font='times new roman']Stefan W. Hell[/font][font='times new roman'])和埃里克[/font][font='times new roman'][/font][font='times new roman']贝兹([/font][font='times new roman']Eric Betzig[/font][font='times new roman'])等科学家分别独立开发了[/font][font='times new roman']SIM[/font][font='times new roman']的现代版本。[/font][font='times new roman']SIM[/font][font='times new roman']技术开始广泛传播,吸引了生物学家和显微镜专家的关注。它被认为是一种相对低成本的[/font][font='times new roman']超高分辨[/font][font='times new roman']率成像方法,因为它不需要昂贵的激光设备或复杂的样品准备。[/font][font='times new roman'][b]2.2 [/b][/font][font='times new roman'][b]受激发射减耗[/b][/font][font='times new roman'][b]显微镜([/b][/font][font='times new roman'][b]Stimulated Emission Depletion Microscopy[/b][/font][font='times new roman'][b],[/b][/font][font='times new roman'][b]STED[/b][/font][font='times new roman'][b])[/b][/font][font='times new roman']STED[/font][font='times new roman']技术的概念最早由斯德哥尔摩大学的斯蒂芬[/font][font='times new roman'][/font][font='times new roman']霍尔([/font][font='times new roman']Stefan W. Hell[/font][font='times new roman'])提出。他的想法是通过将激发光束与一个特殊的抑制光束结合,从而实现对荧光标记物的光抑制,[/font][font='times new roman']通过受激辐射淬灭光斑外围的荧光分子,[/font][font='times new roman']使其在空间上变得更加紧凑,[/font][font='times new roman']减少[/font][font='times new roman']PSF[/font][font='times new roman']从而提高分辨率。[/font][font='times new roman']我们也叫“甜甜圈”技术。[/font][font='times new roman']STED[/font][font='times new roman']显微镜背后基本思想就是利用非线性光学设计一个低于阿贝衍射极限的更小[/font][font='times new roman']PSF[/font][font='times new roman']。[/font][font='times new roman']分辨率与[/font][font='times new roman']STED[/font][font='times new roman']光强有关,提高[/font][font='times new roman']STED[/font][font='times new roman']光的强度可以使荧光光斑焦[/font][font='times new roman']点中心直径趋于[/font][font='times new roman']0[/font][font='times new roman'],但是实际应用中,光损伤较大,[/font][font='times new roman']STED[/font][font='times new roman']光强不可能无限增加,顾[/font][font='times new roman']其分辨率[/font][font='times new roman']最高[/font][font='times new roman']可达到[/font][font='times new roman']3[/font][font='times new roman']0[/font][font='times new roman']nm[/font][font='times new roman']左右[/font][font='times new roman']。[/font][font='times new roman']目前的[/font][font='times new roman']STED[/font][font='times new roman']只能应用于较薄的组织器官或细胞,光毒性较强,成像厚度有限不太适合活体或活细胞长时间成像。[/font][font='times new roman']STED[/font][font='times new roman']光路较为复杂,对系统稳定性要求较高。[/font][font='times new roman'][b]2.3 [/b][/font][font='times new roman'][b]单分子定位显微镜[/b][/font][font='times new roman']单分子定位显微镜[/font][font='times new roman']中荧光标记的单个分子被分别激发和检测。单分子的中心可以以极高的精度确定从而实现高分辨率,包括光敏定位显微镜([/font][font='times new roman']Photoactivation Localization Microscopy[/font][font='times new roman'],[/font][font='times new roman']PALM[/font][font='times new roman'])和随机光学重建显微镜([/font][font='times new roman']Stochastic Optical Reconstruction Microscopy[/font][font='times new roman'],[/font][font='times new roman']STORM[/font][font='times new roman'])。[/font][font='times new roman']PALM[/font][font='times new roman']的历史可以追溯到[/font][font='times new roman']2006[/font][font='times new roman']年,由埃里克[/font][font='times new roman'][/font][font='times new roman']贝兹([/font][font='times new roman']Eric Betzig[/font][font='times new roman'])和哈拉尔德[/font][font='times new roman'][/font][font='times new roman']赫斯([/font][font='times new roman']Harald Hess[/font][font='times new roman'])提出了单分子定位这一概念。在[/font][font='times new roman']PALM[/font][font='times new roman']中,样品中的分子被标记上特定的荧光染料。这些染料可以通过光激活从一个基态转变到一个激发态,此过程可通过使用激活光(通常是紫外光)来实现。同期[/font][font='times new roman']STORM[/font][font='times new roman']的成像技术也发展起来,代表科学家是华人庄小威。[/font][font='times new roman']STORM[/font][font='times new roman']的工作原理与[/font][font='times new roman']PALM[/font][font='times new roman']类似,是通过特殊的分子标记和随机活性化,实现单分子定位进而实现超高分辨率成像。具有光激活能力的标记物通常在某种光照条件下会发光,但也会在某一时刻被随机地熄灭。这种随机光熄灭是[/font][font='times new roman']PALM[/font][font='times new roman']技术的关键,因为它允许在不同时间点捕获标记物的位置。通过记录标记物的位置,可以得到它们的坐标。这一过程需要在短时间内多次拍摄样品,以获得足够多的数据点。最后,通过将多个标记物的坐标叠加在一起,可以生成高分辨率的图像。这种以成像时间换取空间分辨率的形式,使得[/font][font='times new roman']PALM[/font][font='times new roman']或[/font][font='times new roman']STORM[/font][font='times new roman']的分辨率通常能够达到数十纳米。[/font][font='times new roman'][b]3 [/b][/font][font='times new roman'][b]应用领域和未来发展[/b][/font][font='times new roman']超高分辨显微镜可以探索微观世界的无限可能性,已经彻底改变了科学研究的方式。在细胞生物学领域,它被用于研究[/font][font='times new roman']亚细胞结构,如微丝、微管、肌动蛋白等,[/font][font='times new roman']细胞器[/font][font='times new roman']如线粒体、溶酶体等,[/font][font='times new roman']分子分布和细胞膜动态、观察蛋白质的相互作用;在神经科学领域,它可用于观察神经元的亚细胞结构和突触的细节,有助于解剖和理解神经系统的结构和功能,以及神经系统相关疾病的机制;在癌症研究领域,被用于研究癌细胞的特征、蛋白质分布以及肿瘤微环境,这对于癌症的早期诊断和治疗规划非常重要;在材料科学领域,它被用于研究纳米材料的结构和性质、帮助科学家精确控制和制备纳米结构;在药物研发领域,它可用于研究药物靶标蛋白的定位和与其他分子的相互作用,这对于药物设计和筛选非常重要[/font][font='times new roman'];在微生物领域,对于研究细菌[/font][font='times new roman']结构变化至关重要,规避了电子显微镜无法进行活体成像等弊端,可以更加推进微生物学发展。[/font][font='times new roman']当然,[/font][font='times new roman']超[/font][font='times new roman']高[/font][font='times new roman']分辨成像技术[/font][font='times new roman']也有一定的挑战。超高分辨成像技术[/font][font='times new roman']通常需要高度复杂的设备和精密的校准,这使得其设备成本相对较高,[/font][font='times new roman']再加上样本制备的困难,[/font][font='times new roman']限制了其广泛应用。[/font][font='times new roman']样品准备在超高分辨成像中具有重要作用,新的标记技术和荧光探针的发展将提高成像的灵敏度和特异性[/font][font='times new roman'],[/font][font='times new roman']开发更友好、无损伤的样品准备方法,以减少对样品的干扰[/font][font='times new roman'],[/font][font='times new roman']甚至[/font][font='times new roman']包括无标记成像技术以减少样品标记的需求。开源软件和自动化工作流程将使超高分辨成像技术更易于使用和共享,促进科学研究的进展。[/font][font='times new roman']超高分辨技术通常对于三维成像和大样本的深度成像有限制,需要克服分辨率和深度之间的权衡。[/font][font='times new roman']同时超高分辨[/font][font='times new roman']成像的时间分辨率还可以继续提升[/font][font='times new roman']。[/font][font='times new roman']虽然[/font][font='times new roman']目前[/font][font='times new roman']SIM[/font][font='times new roman']和[/font][font='times new roman']minflux[/font][font='times new roman']更适合[/font][font='times new roman']观察[/font][font='times new roman']活细胞[/font][font='times new roman']动态过程,但时间分辨率的提高仍然是一个挑战,特别是对于极短时间尺度的现象[/font][font='times new roman'],[/font][font='times new roman']这将使科学家能够更深入地探索微观世界,并获得更多信息。[/font][font='times new roman']随着技术的不断进步,[/font][font='times new roman']超高分辨[/font][font='times new roman']成像有望在[/font][font='times new roman']包括临床医学[/font][font='times new roman']等[/font][font='times new roman']更多领域得到广泛应用[/font][font='times new roman'],未[/font][font='times new roman']来如果能实现超高分辨的动物甚至人的[/font][font='times new roman']活体成像,减少样品固定和处理的需求,允许观察生物过程的实时发生[/font][font='times new roman']将会更有现实意义[/font][font='times new roman']。[/font][font='times new roman']并且在科学研究的需求下,[/font][font='times new roman']多模态[/font][font='times new roman']或多尺度[/font][font='times new roman']成像将[/font][font='times new roman']与[/font][font='times new roman']不同[/font][font='times new roman']的[/font][font='times new roman']超高分辨[/font][font='times new roman']技术相结合,[/font][font='times new roman']例如,结合光学成像和质谱成像[/font][font='times new roman'],[/font][font='times new roman']从分子水平到组织水平[/font][font='times new roman']提供[/font][font='times new roman']生命活动[/font][font='times new roman']更全面的信息。[/font][font='times new roman']也可以[/font][font='times new roman']发展高通量的样品处理和成像技术,以便更快速地获得大规模的数据。[/font][font='times new roman']超高分辨[/font][font='times new roman']成像生成的数据量巨大,处理和分析这些大数据需要强大的计算资源和高效的算法。数据存储和传输也是挑战。[/font][font='times new roman']超高分辨[/font][font='times new roman']成像数据可能受到噪声和伪迹的影响,这需要高级的图像处理技术来减少其影响,以获得准确的图像。数据分析通常需要复杂的算法和数学模型,需要专业知识和技能。对于某些应用,如神经科学中的活体成像,需要实时数据分析,这增加了挑战。深度学习和人工智能技术[/font][font='times new roman']有望[/font][font='times new roman']在数据分析中发挥越来越重要的作用,[/font][font='times new roman']实现[/font][font='times new roman']自动处理和解释图像数据。发展实时数据分析技术,使科学家能够在数据采集过程中获得及时反馈。开发更易用的高级图像处理工具,使非专业用户也能够进行数据分析。结合不同成像技术和数据源的信息,以提供更全面的信息。开发自动化和高通量的数据分析工作流程,以应对大规模数据的挑战。促进数据共享和开放科学,以促进合作和加速科学研究的进展。未来,随着计算能力的提高和新技术的引入,[/font][font='times new roman']超高分辨[/font][font='times new roman']成像数据分析将变得更加强大和高效。这将有助于更深入地理解微观世界,并在生物学、医学、材料科学等领域推动创新和发展。[/font][font='times new roman']总的来说,尽管[/font][font='times new roman']超高分辨[/font][font='times new roman']成像面临一些挑战,但其前景充满希望。未来的发展将使这一领域更加强大,有望在科学研究和实际应用中提供更多的机会和洞察力。[/font][font='times new roman'][b]4 [/b][/font][font='times new roman'][b]结论和展望[/b][/font][font='times new roman']超高分辨显微镜的成像原理基于破解传统显微镜的分辨极限,通过结构照明、图像重建[/font][font='times new roman']和单分子成像等策略,实现对微小结构的高分辨率成像。这一技术的应用领域包括生物学、材料科学、纳米技术和医学等,有望推动科学研究的进一步发展。超高分辨显微镜已经在生物医学领域取得了显著的突破,使研究人员更深入地理解细胞和分子结构。然而,仍然存在挑战,包括样品准备和数据分析的复杂性。未来,我们可以期待更多技术的发展,以进一步提高分辨率和扩大应用领域。[/font][font='times new roman']随着技术的不断发展,我们可以期待更多超分辨显微镜技术的突破,如更高分辨率、更高灵敏度和更快成像速度。超分辨显微镜的应用也将继续扩展到新的领域,如药物研发、个性化医学和环境科学。它将为我们提供更多工具来解决生物学的重要问题,如疾病机制、药物研发和生态系统健康。总之,超分辨显微镜技术的未来展望是光明的,它将继续推动科学研究向前迈进,揭示微观世界的微小奥秘,为改善生活质量和解决全球挑战做出贡献。这个领域的不断创新将激发更多科学家的热情,共同追求更深入的科学知识和更广泛的应用。[/font][font='times new roman'][b]参考文献[/b][/font][font='times new roman']Hell[/font][font='times new roman'] [/font][font='times new roman']S [/font][font='times new roman']W[/font][font='times new roman'].[/font][font='times new roman']Far-field[/font][font='times new roman'] [/font][font='times new roman']optical[/font][font='times new roman'] [/font][font='times new roman']nanoscopy[/font][font='times new roman'][J][/font][font='times new roman'].[/font][font='times new roman']Science[/font][font='times new roman'],[/font][font='times new roman']2007[/font][font='times new roman'],[/font][font='times new roman']316(5828)[/font][font='times new roman']:[/font][font='times new roman']1153-1158[/font][font='times new roman']Hell[/font][font='times new roman'] [/font][font='times new roman']S W[/font][font='times new roman'],[/font][font='times new roman']Wichmann J[/font][font='times new roman'].[/font][font='times new roman']Breaking[/font][font='times new roman'] [/font][font='times new roman']the diffraction[/font][font='times new roman'] [/font][font='times new roman']resolution[/font][font='times new roman'] [/font][font='times new roman']limit[/font][font='times new roman'] [/font][font='times new roman']by stimulated[/font][font='times new roman']-[/font][font='times new roman']emission[/font][font='times new roman']-[/font][font='times new roman']depletion fluorescence[/font][font='times new roman'] [/font][font='times new roman']microscopy[J][/font][font='times new roman'].[/font][font='times new roman']Optics[/font][font='times new roman'] [/font][font='times new roman']Letters[/font][font='times new roman'],[/font][font='times new roman']1994[/font][font='times new roman'],[/font][font='times new roman']19(11)[/font][font='times new roman']:[/font][font='times new roman']780-782[/font][font='times new roman']Dani A[/font][font='times new roman'],[/font][font='times new roman']Huang B[/font][font='times new roman'],[/font][font='times new roman']Bergan J[/font][font='times new roman'],[/font][font='times new roman']et[/font][font='times new roman'] [/font][font='times new roman']a1[/font][font='times new roman'].[/font][font='times new roman'] Super-resolution[/font][font='times new roman'] [/font][font='times new roman']imaging of chemical synapses[/font][font='times new roman'] [/font][font='times new roman']in the brain[J][/font][font='times new roman'].[/font][font='times new roman']Neuron[/font][font='times new roman'],[/font][font='times new roman']2010[/font][font='times new roman'],[/font][font='times new roman']68(5)[/font][font='times new roman']:[/font][font='times new roman']843[/font][font='times new roman']—[/font][font='times new roman']856[/font][font='times new roman']PATTERSON[/font][font='times new roman'] [/font][font='times new roman']G[/font][font='times new roman'],[/font][font='times new roman']DAVIDSON[/font][font='times new roman'] [/font][font='times new roman']M[/font][font='times new roman'],[/font][font='times new roman']MANLEY[/font][font='times new roman'] [/font][font='times new roman']S[/font][font='times new roman'],[/font][font='times new roman']et[/font][font='times new roman'] [/font][font='times new roman']al[/font][font='times new roman']. [/font][font='times new roman']Superresolution[/font][font='times new roman'] imaging using single-molecule localization[/font][font='times new roman'][J][/font][font='times new roman'].[/font][font='times new roman']A[/font][font='times new roman']nnual Review of Chemistry[/font][font='times new roman'],[/font][font='times new roman']2010[/font][font='times new roman'],[/font][font='times new roman']6[/font][font='times new roman']1:345-367[/font]

  • 【原创】普通生物显微镜可变成媲美共焦显微镜的高分辨率显微镜

    分子级高分辨率的激光扫描共焦显微镜和结构照明显微镜是在细胞生物学和其他相关领域强有力的研究工具,但是它们高昂的价格也使很多潜在用户望而却步。波士顿大学的科学家最近开发出一种显微新技术 (HiLo Microscopy),能够将普通的广域荧光显微镜变成可与激光扫描共焦显微镜和结构照明显微镜相媲美的高分辨率生物显微镜。这一技术包括一个简单的可以在均衡光源和结构光源之间自由转换的显微镜附件和一套功能强大的图像处理软件。该软件仅通过处理在均衡光源和结构光源条件下拍摄的两张分辨率不同的照片就可以得到全分辨率的三维图像。这一技术可用于任何现有的广域荧光显微镜,而成本大大低于激光扫描共焦显微镜和结构照明显微镜。由于成像机理简单,该技术的成像速度是常用的生物显微技术中最快的,而且操作简便,不受样本移动的影响。波士顿大学目前正在积极寻求企业合作,争取早日将这一突破性的技术推向市场。

  • 【新闻】美国研制高分辨率光学显微镜

    美国科学家称,利用世界上最先进的高分辨率光学显微镜,他们观察到了H2AX蛋白质在细胞核内的团状分布情况,以及DNA受损后它们如何移动到所需地方对基因进行“急救”或修复。 目前,有许多生物过程都是无法用视觉观察到的,原因是高分辨率电子显微镜常常因样品制备问题出现偏差,而光学显微镜虽然容易制备且能观察活细胞,但其分辨率却比较低。然而,通过对光波进行适当的操作,生物科学家扩展了光学显微镜的能力,成功地研制出4Pi显微镜,并通过它观察到了细胞的成分,其中包括细胞核的内部结构。 在新出版的美国《国家科学院学报》上,美国杰克逊实验室分子生物物理学所研究人员乔尔格• 毕瓦斯多夫及其合作者联合发表文章介绍说,借助4Pi光学显微镜,他们观察到了DNA双螺旋结构断裂情况下细胞的反应,并发现了DNA双螺旋结构断裂(即遗传物质严重受损)后引发的细胞内H2AX蛋白质一系列验证和修复损伤动作。如果细胞成分在修复过程中出现缺陷,则存在着发生癌症和免疫问题的危险,因此细胞内的反应十分重要。 H2AX是一种组蛋白。作为结构蛋白质,它们能缠绕在受损的DNA上,同时它们具有基因管理和基因修复的功能。H2AX在DNA受损后能快速做出反应,转变成γ-H2AX,这对协调发信号和修复等极其重要。 利用选择性着色技术和4Pi显微镜,毕瓦斯多夫还观察到H2AX组蛋白成团状均匀地分布在细胞核内。他认为,这种团状结构或许决定了DNA发生断裂时,γ-H2AX进行对应扩散的边界。 毕瓦斯多夫说:“H2AX团状分布也许为迅速和有效地应对DNA受损提供了平台。下一步,我们将分析H2AX团的位置及与其他细胞核成分的关系。”

  • 电子显微镜的现状与展望(ZT)

    摘要: 本文扼要介绍了电子显微镜的现状与展望。透射电子显微镜方面主要有:高分辨电子显微学及原子像的观察,像差校正电子显微镜,原子尺度电子全息学,表面的高分辨电子显微正面成像,超高压电子显微镜,中等电压电镜,120kV,100kV分析电镜,场发射枪扫描透射电镜及能量选择电镜等,透射电镜将又一次面临新的重大突破;扫描电子显微镜方面主要有:分析扫描电镜和X射线能谱仪、X射线波谱仪和电子探针仪、场发射枪扫描电镜和低压扫描电镜、超大试样室扫描电镜、环境扫描电镜、扫描电声显微镜、测长/缺陷检测扫描电镜、晶体学取向成像扫描电子显微术和计算机控制扫描电镜等。扫描电镜的分辨本领可望达到0.2—0.3nm并观察到原子像。 关键词 透射电子显微镜 扫描电子显微镜 仪器制造与发展 中图法分类号 TN16 O766.1 Q336    电子显微镜(简称电镜,EM)经过五十多年的发展已成为现代科学技术中不可缺少的重要工具。我国的电子显微学也有了长足的进展[1]。电子显微镜的创制者鲁斯卡(E.Ruska)教授因而获得了1986年诺贝尔奖的物理奖[2]。   电子与物质相互作用会产生透射电子,弹性散射电子,能量损失电子,二次电子,背反射电子,吸收电子,X射线,俄歇电子,阴极发光和电动力等等。电子显微镜就是利用这些信息来对试样进行形貌观察、成分分析和结构测定的。电子显微镜有很多类型,主要有透射电子显微镜(简称透射电镜,TEM)和扫描电子显微镜(简称扫描电镜,SEM)两大类。扫描透射电子显微镜(简称扫描透射电镜,STEM)则兼有两者的性能。为了进一步表征仪器的特点,有以加速电压区分的,如:超高压(1MV)和中等电压(200—500kV)透射电镜、低电压(~1kV)扫描电镜;有以电子枪类型区分的,如场发射枪电镜;有以用途区分的,如高分辨电镜,分析电镜、能量选择电镜、生物电镜、环境电镜、原位电镜、测长CD-扫描电镜;有以激发的信息命名的,如电子探针X射线微区分析仪(简称电子探针,EPMA)等。 半个多世纪以来电子显微学的奋斗目标主要是力求观察更微小的物体结构、更细小的实体、甚至单个原子,并获得有关试样的更多的信息,如标征非晶和微晶,成分分布,晶粒形状和尺寸,晶体的相、晶体的取向、晶界和晶体缺陷等特征,以便对材料的显微结构进行综合分析及标征研究[3]。近来,电子显微镜(电子显微学),包括扫描隧道显微镜等,又有了长足的发展。本文仅讨论使用广泛的透射电镜和扫描电镜,并就上列几个方面作一简要介绍。部分透射电镜和扫描电镜的主要性能可参阅文献[1]。 透射电子显微镜 1、高分辨电子显微学及原子像的观察 材料的宏观性能往往与其本身的成分、结构以及晶体缺陷中原子的位置等密切相关。观察试样中单个原子像是科学界长期追求的目标。一个原子的直径约为1千万分之2—3mm。因此,要分辨出每个原子的位置需要0.1nm左右的分辨本领,并把它放大约1千万倍。70年代初形成的高分辨电子显微学(HREM)是在原子尺度上直接观察分析物质微观结构的学科。计算机图像处理的引入使其进一步向超高分辨率和定量化方向发展,同时也开辟了一些崭新的应用领域。例如,英国医学研究委员会分子生物实验室的A.Klug博士等发展了一套重构物体三维结构的高分辨图像处理技术,为分子生物学开拓了一个崭新的领域。因而获得了1982年诺贝尔奖的化学奖,以表彰他在发展晶体电子显微学及核酸—蛋白质复合体的晶体学结构方面的卓越贡献[4]。 用HREM使单个原子成像的一个严重困难是信号/噪声比太小。电子经过试样后,对成像有贡献的弹性散射电子(不损失能量、只改变运动方向)所占的百分比太低,而非弹性散射电子(既损失能量又改变运动方向)不相干,对成像无贡献且形成亮的背底(亮场),因而非周期结构试样中的单个原子像的反差极小。在档去了未散射的直透电子的暗场像中,由于提高了反差,才能观察到其中的重原子,例如铀和钍—BTCA中的铀(Z=92)和钍(Z=90)原子[5]。对于晶体试样,原子阵列会加强成像信息。采用超高压电子显微镜和中等加速电压的高亮度、高相干度的场发射电子枪透射电镜在特定的离焦条件(Scherzer欠焦)下拍摄的薄晶体高分辨像可以获得直接与晶体原子结构相对应的结构像。再用图像处理技术,例如电子晶体学处理方法,已能从一张200kV的JEM-2010F场发射电镜(点分辨本领0.194nm)拍摄的分辨率约0.2nm的照片上获取超高分辨率结构信息,成功地测定出分辨率约0.1nm的晶体结构[6]。 2.像差校正电子显微镜 电子显微镜的分辨本领由于受到电子透镜球差的限制,人们力图像光学透镜那样来减少或消除球差。但是,早在1936年Scherzer就指出,对于常用的无空间电荷且不随时间变化的旋转对称电子透镜,球差恒为正值。在40年代由于兼顾电子物镜的衍射和球差,电子显微镜的理论分辨本领约为0.5nm。校正电子透镜的主要像差是人们长期追求的目标。经过50多年的努力,1990年Rose提出用六极校正器校正透镜像差得到无像差电子光学系统的方法。最近在CM200ST场发射枪200kV透射电镜上增加了这种六极校正器,研制成世界上第一台像差校正电子显微镜。电镜的高度仅提高了24cm,而并不影响其它性能。分辨本领由0.24nm提高到0.14nm[7]。在这台像差校正电子显微镜上球差系数减少至0.05mm(50μm)时拍摄到了GaAs〈110〉取向的哑铃状结构像,点间距为0.14nm[8]。 3、原子尺度电子全息学 Gabor在1948年当时难以校正电子透镜球差的情况下提出了电子全息的基本原理和方法。论证了如果用电子束制作全息图,记录电子波的振幅和位相,然后用光波进行重现,只要光线光学的像差精确地与电子光学的像差相匹配,就能得到无像差的、分辨率更高的像。由于那时没有相干性很好的电子源,电子全息术的发展相当缓慢。后来,这种光波全息思想应用到激光领域,获得了极大的成功。Gabor也因此而获得了诺贝尔物理奖。随着Mollenstedt静电双棱镜的发明以及点状灯丝,特别是场发射电子枪的发展,电子全息的理论和实验研究也有了很大的进展,在电磁场测量和高分辨电子显微像的重构等方面取得了丰硕的成果[9]。Lichte等用电子全息术在CM30 FEG/ST型电子显微镜(球差系数Cs=1.2mm)上以1k×1k的慢扫描CCD相机,获得了0.13nm的分辨本领。目前,使用刚刚安装好的CM30 FEG/UT型电子显微镜(球差系数Cs=0.65mm)和2k×2k的CCD相机,已达到0.1nm的信息极限分辨本领[10,11]。

  • 金相显微镜在落射照明与透射照明之间选择

    在使用指定的灯箱 LV-LH50PC 时,通过操作位于显微镜左侧的落射/透射选择开关可在落射照明与透射照明之间选择照明光路。每次您推动该开关,照明即切换,同时所选照明的指示器开启。金相显微镜光控制 在将指定的灯箱 LV-LH50PC 用作光源时,用落射/透射选择开关选择的照明光可通过旋转亮度控制手轮进行控制。* 在使用外部光源时,亮度通过外部光源或显微镜上的 ND 滤光片进行控制。金相显微镜开启/关闭灯具 照明可通过亮度控制手轮来开启/关闭。在使用指定灯箱 LV-LH50PC 的情况下,将亮度控制手轮旋转到远侧(逆时针方向)并设置在 OFF 位置时,用落射/透射选择开关选择的卤素灯将关闭。金相显微镜电源指示器 电源指示器的颜色随卤素灯的状态而变化。当卤素灯亮起时,它为绿色。当亮度控制手轮设置在 OFF 位置时,它则为橙色。

  • 【转帖】透射电镜的基本知识

    透射电子显微镜 TRANSMISSION ELECTRON MICROSCOPE 利用电子,一般是利用电子透镜聚焦的电子束,形成放大倍数很高的物体图像的设备。   电子显微镜(以下简称电镜)属电子光学仪器。由于电子的德布罗意波波长比光波短几个量级,所以电镜具有高分辨成像的能力。首先发明的是透射电镜,由M.诺尔和E.鲁斯卡于1932年发明并突破了光学显微镜分辨极限。透射电子显微镜是把经加速和聚集的电子束投射到非常薄的样品上,电子与样品中的原子碰撞而改变方向,从而产生立体角散射。散射角的大小与样品的密度、厚度相关,因此可以形成明暗不同的影像。通常,透射电子显微镜的分辨率为0.1~0.2nm,放大倍数为几万~百万倍,用于观察超微结构,即小于0.2?m、光学显微镜下无法看清的结构,又称"亚显微结构"。透射电镜 (TEM) 样品必须制成电子能穿透的,厚度为100~2000埃的薄膜。成像方式与光学生物显微镜相似,只是以电子透镜代替玻璃透镜。放大后的电子像在荧光屏上显示出来. 透射电子显微镜的成像原理可分为三种情况: 吸收像:当电子射到质量、密度大的样品时,主要的成相作用是散射作用。样品上质量厚度大的地方对电子的散射角大,通过的电子较少,像的亮度较暗。早期的透射电子显微镜都是基于这种原理。 衍射像:电子束被样品衍射后,样品不同位置的衍射波振幅分布对应于样品中晶体各部分不同的衍射能力,当出现晶体缺陷时,缺陷部分的衍射能力与完整区域不同,从而使衍射钵的振幅分布不均匀,反映出晶体缺陷的分布。 相位像:当样品薄至100?以下时,电子可以传过样品,波的振幅变化可以忽略,成像来自于相位的变化。 组件 电子枪:发射电子,由阴极、栅极、阳极组成。阴极管发射的电子通过栅极上的小孔形成射线束,经阳极电压加速后射向聚光镜,起到对电子束加速、加压的作用。 聚光镜:将电子束聚集,可用已控制照明强度和孔径角。 样品室:放置待观察的样品,并装有倾转台,用以改变试样的角度,还有装配加热﹑冷却等设备。 物镜:为放大率很高的短距透镜,作用是放大电子像。物镜是决定透射电子显微镜分辨能力和成像质量的关键。 中间镜:为可变倍的弱透镜,作用是对电子像进行二次放大。通过调节中间镜的电流﹐可选择物体的像或电子衍射图来进行放大。 透射镜:为高倍的强透镜,用来放大中间像后在荧光屏上成像。 此外还有二级真空泵来对样品室抽真空、照相装置用以记录影像。 透射电镜衬度(反差)的来源    TEM衬度的形成,物镜后焦面是起重要作用的部位。电子经样品散射后,相对光轴以同一角度进入物镜的电子在物镜后焦面上聚焦在一个点上。散射角越大,聚焦点离轴越远,如果样品是一个晶体,在后焦面上出现的是一幅衍射图样。与短晶面间距(或者说"高空间频率")对应的衍射束被聚焦在离轴远处。在后焦面上设有一个光阑。它截取那一部分电子不但对衬度,而且对分辨本领有直接的影响。如果光阑太小,把需要的高空间频率部分截去,那么和细微结构对应的高分辨信息就丢失了(见阿贝成像原理)。  样品上厚的部分或重元素多的部分对电子散射的几率大。透过这些部分的电子在后焦面上分布在轴外的多。用光阑截去部分散射电子会使"质量厚度"大的部位在像中显得暗。这种衬度可以人为地造成,如生物样品中用重元素染色,在材料表面的复形膜上从一个方向喷镀一层金属,造成阴阳面等。散射吸收(指被光阑挡住)衬度是最早被人们所认识和利用的衬度机制。就表面复型技术而言,它的分辨本领可达几十埃。至于晶体样品的衍衬像和高分辨的点阵像的衬度来源,见点阵像和电子衍衬像。 应用 透射电子显微镜在材料科学、生物学上应用较多。由于电子易散射或被物体吸收,故穿透力低,样品的密度、厚度等都会影响到最后的成像质量,必须制备更薄的超薄切片,通常为50~100nm。所以用透射电子显微镜观察时的样品需要处理得很薄。常用的方法有:超薄切片法、冷冻超薄切片法、冷冻蚀刻法、冷冻断裂法等。对于液体样品,通常是挂预处理过的铜网上进行观察。

  • 【转帖】GE收购超高分辨率显微镜制造商Applied Precision

    上个月末,通用电气医疗集团(GE Healthcare)签署了一项协议,收购细胞成像产品制造商Applied Precision,具体收购金额不详。随着这次收购行动,GE Healthcare有望进入快速增长的细胞成像领域。  总部位于华盛顿西雅图郊外的Applied Precision开发并制造高分辨率以及超高分辨率的显微镜仪器,让研究人员能够以其他类型显微镜无法实现的规模来研究细胞过程。  一般显微镜所拥有的分辨率能让研究人员观察到200 nm及以上的物体。因此,对于大小在10 nm左右的胰岛素,一般的显微镜是无法看到的。然而,有了超高分辨率显微镜,研究人员就能看到。电镜的分辨率与超高分辨率显微镜相似,但它们不能活体观察细胞,而后者能做到。  GE Healthcare负责细胞技术的总经理Amr Abid向国外媒体透露,通过在此水平研究细胞功能,研究人员能够对功能异常细胞的机制有了更深入的了解。他举了一些例子,比如利用超高分辨率显微镜来研究HIV病毒如何穿透细胞,这为新药开发提供了信息。  几个世纪以来,科学家们都是利用光学显微镜对肉眼无法看到的结构进行观测,目前光学显微镜已经成为了实验室必备的实验器材之一,但是随着研究的深入,光学显微镜的分辨率已经无法达到科学家们的要求了。2008年,《Nature》杂志将超高分辨率显微技术评为年度技术。  Abid估计,如今整个显微镜市场大概在20亿-30亿美元。其中,超高分辨率显微镜占了约20%。Applied Precision和徕卡(Leica)是硬件方面的行业领先者,他们各自的市场份额大约为30%-35%。  GE目前不提供超高分辨率显微镜,也不曾开发它们。Applied Precision的产品是对GE细胞分析产品线的很好补充。GE也在探索一些方法,将其现有的细胞研究技术与Applied Precision的仪器捆绑起来。  目前,GE在细胞成像方面的旗舰产品是2009年上市的IN Cell平台。IN Cell Analyzer平台提供了一整套从自动化图像获取到数据的定量和深度分析以及可视化的强大工具,来协助整个高内涵分析过程。前不久,GE推出了最新版本的分析平台——IN Cell 6000。  据Abid透露,由于Applied Precision在高分辨率以及超高分辨率显微镜方面声名卓著,故GE打算保留其名称。该公司还计划保留全部130名员工,并在技术上继续投资。  GE还打算加大力度提高Applied Precision在亚太地区(如中国、印度和日本)的知名度,对于超高分辨率显微镜而言,这些区域是一个增长点,然而,Applied Precision目前的份额还很有限。

  • 【分享】透射电镜TEM的基本知识

    利用电子,一般是利用电子透镜聚焦的电子束,形成放大倍数很高的物体图像的设备。 电子显微镜(以下简称电镜)属电子光学仪器。由于电子的德布罗意波波长比光波短几个量级,所以电镜具有高分辨成像的能力。首先发明的是透射电镜,由M.诺尔和E.鲁斯卡于1932年发明并突破了光学显微镜分辨极限。透射电子显微镜是把经加速和聚集的电子束投射到非常薄的样品上,电子与样品中的原子碰撞而改变方向,从而产生立体角散射。散射角的大小与样品的密度、厚度相关,因此可以形成明暗不同的影像。通常,透射电子显微镜的分辨率为0.1~0.2nm,放大倍数为几万~百万倍,用于观察超微结构,即小于0.2?m、光学显微镜下无法看清的结构,又称"亚显微结构"。透射电镜(TEM) 样品必须制成电子能穿透的,厚度为100~2000埃的薄膜。成像方式与光学生物显微镜相似,只是以电子透镜代替玻璃透镜。放大后的电子像在荧光屏上显示出来. 透射电子显微镜的成像原理可分为三种情况: 吸收像:当电子射到质量、密度大的样品时,主要的成相作用是散射作用。样品上质量厚度大的地方对电子的散射角大,通过的电子较少,像的亮度较暗。早期的透射电子显微镜都是基于这种原理。 衍射像:电子束被样品衍射后,样品不同位置的衍射波振幅分布对应于样品中晶体各部分不同的衍射能力,当出现晶体缺陷时,缺陷部分的衍射能力与完整区域不同,从而使衍射钵的振幅分布不均匀,反映出晶体缺陷的分布。 相位像:当样品薄至100?以下时,电子可以传过样品,波的振幅变化可以忽略,成像来自于相位的变化。 组件 电子枪:发射电子,由阴极、栅极、阳极组成。阴极管发射的电子通过栅极上的小孔形成射线束,经阳极电压加速后射向聚光镜,起到对电子束加速、加压的作用。 聚光镜:将电子束聚集,可用已控制照明强度和孔径角。 样品室:放置待观察的样品,并装有倾转台,用以改变试样的角度,还有装配加热﹑冷却等设备。 物镜:为放大率很高的短距透镜,作用是放大电子像。物镜是决定透射电子显微镜分辨能力和成像质量的关键。 中间镜:为可变倍的弱透镜,作用是对电子像进行二次放大。通过调节中间镜的电流﹐可选择物体的像或电子衍射图来进行放大。 透射镜:为高倍的强透镜,用来放大中间像后在荧光屏上成像。 此外还有二级真空泵来对样品室抽真空、照相装置用以记录影像。 透射电镜衬度(反差)的来源    TEM衬度的形成,物镜后焦面是起重要作用的部位。电子经样品散射后,相对光轴以同一角度进入物镜的电子在物镜后焦面上聚焦在一个点上。散射角越大,聚焦点离轴越远,如果样品是一个晶体,在后焦面上出现的是一幅衍射图样。与短晶面间距(或者说"高空间频率")对应的衍射束被聚焦在离轴远处。在后焦面上设有一个光阑。它截取那一部分电子不但对衬度,而且对分辨本领有直接的影响。如果光阑太小,把需要的高空间频率部分截去,那么和细微结构对应的高分辨信息就丢失了(见阿贝成像原理)。  样品上厚的部分或重元素多的部分对电子散射的几率大。透过这些部分的电子在后焦面上分布在轴外的多。用光阑截去部分散射电子会使"质量厚度"大的部位在像中显得暗。这种衬度可以人为地造成,如生物样品中用重元素染色,在材料表面的复形膜上从一个方向喷镀一层金属,造成阴阳面等。散射吸收(指被光阑挡住)衬度是最早被人们所认识和利用的衬度机制。就表面复型技术而言,它的分辨本领可达几十埃。至于晶体样品的衍衬像和高分辨的点阵像的衬度来源,见点阵像和电子衍衬像。 应用 透射电子显微镜在材料科学、生物学上应用较多。由于电子易散射或被物体吸收,故穿透力低,样品的密度、厚度等都会影响到最后的成像质量,必须制备更薄的超薄切片,通常为50~100nm。所以用透射电子显微镜观察时的样品需要处理得很薄。常用的方法有:超薄切片法、冷冻超薄切片法、冷冻蚀刻法、冷冻断裂法等。对于液体样品,通常是挂预处理过的铜网上进行观察。

  • 德国开发出首台可观察活体细胞的超高分辨率生物显微镜

    近日,德国IBIDI公司成功开发出一款超高分辨率生物显微镜。该公司宣称基于新型随机光学重建显微技术“(d)STORM”,利用该公司独创的特殊塑料底板“μ-Slides”可实现超高分辨率观察活体细胞。 STED,SIM,(F)PALM 和(d)STORM等新型光学显微技术可有效避免衍射极限,获得纳米级水平的超高分辨率成像。这些超高分辨率显示技术可应用到生物实验研究,观察了解组织细胞分子结构。IBIDI公司采用了创新性的含有亲水性膜涂层的塑料材质底板“μ-Slides”替代传统玻璃底板,首次实现了“活体细胞”超高分辨率观察。这种被成为“ibi-Treat”的亲水性膜涂层性能可以与标准的细胞培养瓶和培养皿相媲美。 IBIDI公司相关研发工作受到了德国联邦教研部《生命科学领域光学技术—基本细胞功能》项目的资助。

  • 【求助】高分辩透射电镜HRTEM

    我作了高分辩透射电镜分析,测出实际的晶面间距是0.63nm,但是XRD上的d值为0.476nm,我想请问HRTEM测出的晶面间距是不是会有比较大的误差而引起与d值对应不上的情况呢?是不是要找出两个晶面,分别测量出面间距,他们的比值与XRD上的d1,d2比值吻合即可说明是这种物质呢?谢谢!

  • 什么是透射光荧光显微镜?

    透射光荧光显徽镜(transmited light fluorescence microscope)可以和暗视野置、干涉装置配合使用。因此目前奥林巴斯显微镜公司仍然出售这类型号的显微镜。但是透射光荧光显微镜的照明光路即激发光束必须通过载物玻片。为了减少激发光线的损失.透射光荧光微镜应该配用石英玻璃载物片。研究工作中大量使用石英载物片和盖玻片是一项昂贵的消耗。因为透射光荧光显微镜的这种缺点,目前愈来愈多的研究工作者欢迎落射光荧光显微镜。经济条件不足的基层研究单位急需使用荧光显微镜时,可以用尼康显微镜配制成简易但仍然很有效的荧光显微镜。例如电影放映机用的碳弧灯或高压汞灯当作光源.自制如所示透光鼓形瓶。瓶内装满5-10%硫酸铜水溶液。该溶液中逐滴加入氢氧化铁水。开始滴加时瓶内出现绵絮状沉淀物.随着铁水的滴加,绵絮状沉淀物愈来愈多。在继续加按水的过程中按水的量达到一定程度时,绵絮状沉淀物开始消融。这时要谨慎地滴加到最后的绵絮状沉淀物消失时停止加铁水。瓶内硫酸铜液由无色变成蓝紫色美丽的溶液.这种溶液可当作激发滤光片完全可以满足荧光显微镜观察的要求.激发光通过标本变成荧光成像光束进入目镜。在目镜上方或目镜体内放置黄色滤光片,以保护观察者的角膜。一般市售照像黄色滤光片可以使用。或者按着本书显微摄影一章中介绍的配方自制黄色滤光片。自制滤光片的方法比起该章介绍的方法还可以简化.例如取一段照像底片不经显影直接定影。通过定影剂将感光胶膜上的澳化银洗掉。胶片变成透明胶膜。将此膜浸泡于上述染液中即可制成滤光片。

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