1、基本原理

在光學(xué)顯微鏡下無法看清小于0.2µm的細(xì)微結(jié)構(gòu)，這些結(jié)構(gòu)稱為亞顯微結(jié)構(gòu)（submicroscopic structures）或超微結(jié)構(gòu)（ultramicroscopic structures；ultrastructures）。要想看清這些結(jié)構(gòu)，就必須選擇波長(zhǎng)更短的光源，以提高顯微鏡的分辨率。1932年Ruska發(fā)明了以電子束為光源的透射電子顯微鏡（transmission electron microscope，TEM），電子束的波長(zhǎng)要比可見光和紫外光短得多，并且電子束的波長(zhǎng)與發(fā)射電子束的電壓平方根成反比，也就是說電壓越高波長(zhǎng)越短。目前TEM的分辨力可達(dá)0.2nm。

電子顯微鏡與光學(xué)顯微鏡的成像原理基本一樣，所不同的是前者用電子束作光源，用電磁場(chǎng)作透鏡。另外，由于電子束的穿透力很弱，因此用于電鏡的標(biāo)本須制成厚度約50nm左右的超薄切片。這種切片需要用超薄切片機(jī)（ultramicrotome）制作。電子顯微鏡的放大倍數(shù)最高可達(dá)近百萬倍、由電子照明系統(tǒng)、電磁透鏡成像系統(tǒng)、真空系統(tǒng)、記錄系統(tǒng)、電源系統(tǒng)等5部分構(gòu)成。

不同光源的波長(zhǎng)

JEM-1011透射電子顯微鏡

2、制樣技術(shù)

1）超薄切片

通常以鋨酸和戊二醛固定樣品，以環(huán)氧樹脂包埋，以熱膨脹或螺旋推進(jìn)的方式推進(jìn)樣品切片（圖2-13），切片厚度20~50nm，切片采用重金屬鹽染色，以增大反差。

萊卡超薄切片機(jī)

內(nèi)質(zhì)網(wǎng)透射電鏡圖（偽彩色）

2）負(fù)染技術(shù)

負(fù)染就是用重金屬鹽（如磷鎢酸、醋酸雙氧鈾）對(duì)鋪展在載網(wǎng)上的樣品進(jìn)行染色；吸去染料，樣品干燥后，樣品凹陷處鋪了一薄層重金屬鹽，而凸的出地方則沒有染料沉積，從而出現(xiàn)負(fù)染效果（圖2-15），分辨力可達(dá)1.5nm左右。

肌動(dòng)蛋白纖維的負(fù)染電鏡照片

3）冰凍蝕刻

冰凍蝕刻（freeze-etching）亦稱冰凍斷裂（freeze-fracture）。標(biāo)本置于-100˚C的干冰或-196˚C的液氮中，進(jìn)行冰凍。然后用冷刀驟然將標(biāo)本斷開，升溫后，冰在真空條件下迅即升華，暴露出斷面結(jié)構(gòu)，稱為蝕刻（etching）。蝕刻后，向斷面以45度角噴涂一層蒸汽鉑，再以90度角噴涂一層碳，加強(qiáng)反差和強(qiáng)度。然后用次氯酸鈉溶液消化樣品，把碳和鉑的膜剝下來，此膜即為復(fù)膜（replica）。復(fù)膜顯示出了標(biāo)本蝕刻面的形態(tài)，在電鏡下得到的影像即代表標(biāo)本中細(xì)胞斷裂面處的結(jié)構(gòu)。

冰凍蝕刻電鏡照片