透射电镜制样流程及其样品更换方法上料机

透射电镜是一种高分辨率、高放大倍数的显微镜，是材料科学研究的重要手段，能提供极微细材料的组织结构、晶体结构和化学成分等方面的信息。透射电镜的分辨率为0.1～0.2nm，放大倍数为几万～几十万倍。要知道，1933年，是德国科学家卢斯卡（Ruska）和克诺尔（Knoll）研制出了世界上第一台透射电镜，并在1939年由西门子公司以这台电镜为样机，量产了第一批商品透射电镜，约40台，分辨能力比光学显微镜提高了20倍。从此，人类对微观世界的科学研究有了更强有力的武器。现如今，透射电镜应用十分广泛，并且在自然科学研究中起到日益重要的作用。下面小编来为大家介绍透射电镜制样流程、样品更换方法、结构、分类、应用领域、日常维护方法。

透射电镜制样流程

组织取材（60s内），体积<1mm3，之后进行如下步骤：

1、前固定：3%戊二醛2h或过夜。

2、漂洗：磷酸缓冲液，3次，10min/次。

3、后固定：1%锇酸固定液，2h。

4、漂洗：（同上）。

5、梯度脱水：50%丙酮，70%丙酮，80%丙酮，90%丙酮两次，各

10min。100%丙酮两次，各15min。

6、渗透：丙酮/包埋剂（1:1,1:2），室温各1h。丙酮/包埋剂1:3,?4度过夜。纯包埋剂，4度过夜。

7、包埋：纯包埋剂（37度,45度,60度各24h）。取出包埋块，进行超薄切片，片厚70nm。分别采用醋酸双氧铀对切片进行染色30min，双蒸水漂洗3-5次，之后用柠檬酸铅染色10min，双蒸水漂洗3-5次。待切片干燥后，透射电镜观察。

透射电镜样品更换方法

一、样品杆插入步骤：

1、更换前一定要观察银屏第一页，检查样品杆位置是否在中心位置；

2、确认灯丝处于关闭状态！

3、使用样品杆上的引导钉（guide pin）对齐样品插口，然后插入到样品杆停下后（此时不可松手！），等待响声直至样品杆被吸住，再将“PUMP/AIR”开关打至“PUMP”一侧，松手静候（一般超过10min）

4、等角度计（goniometer）的绿灯亮后，屏幕P3页显示P4值接近30，顺时针轻转插入一段后，等待V2和V5B均打开后再顺时针轻转继续插入直到终止，注意整个过程吸力很大，一定要拉紧样品杆，使之慢慢进入。

5、插入完毕后一定要等goniometer的绿灯亮，检查P3页的P4值，P4值应该≦30，阀2打开，右侧下方SIP真空在10－5级，并指针指向中间方可打开灯丝进行观察。

6、整个插入样品杆的过程中，切勿大幅度摇动样品杆，整个过程要轻、缓慢地进行；人体的任何地方都不可接触样品杆O环到样品杆顶端位置；

二、样品杆拔出步骤：

1、关闭灯丝电流；

2、用观察窗左侧“SPEC CONTROLLER”控制面板上的N键复原样品杆位置到原点附近（注意在没有插入样品杆时，严禁使用“N”键！）或用控制球复原；确认样品位置“specimen position”为原点：<x，y，z>=0，0，0，tilt X，y＝0;

3、将Goniometer的“pump/Air”打倒“Air”一侧；

4、轻轻将样品杆往外拉，拉一段后，会感觉到拉不动，此时稍稍停顿后逆时针轻轻转动一小角度后，再往外拉，很短的距离后，会又拉不动，此时再逆时针轻轻转动一小角度，停顿一会会听到两声阀门启动的声音，然后会感觉到样品杆没有吸引力了，再轻轻拔出样品杆；

5、整个过程中，拉动样品杆要沿着goniometer的轴拉动，不能大幅度摇晃，而且手要一直握住样品杆。整个过程要轻、缓慢地进行；人体的任何地方都不可接触样品杆O环到样品杆顶端位置

三、样品在样品杆上更换步骤：

1、要把样品杆放在样品杆架上；

2、用专门工具一手将样品铜网支撑金属片固定夹抬起，另一手用大捏子夹住铜网支撑金属片，把金属片放到旁边支架，螺丝孔对准支架上的螺丝；

3、用专用螺丝批轻轻拧松2个固定螺丝（不要拧下来，只要拧松即可）；

4、轻轻移开固定铜网的弹片（小心损坏铜网）

5、用专用捏子轻轻取出铜网，放上新铜网；

6、重新将固定铜网弹片盖上铜网（注意观察位置，如不对，则要进行调整）

7、用拧紧螺丝固定弹片，一手用专用工具抬起样品架上的固定夹，一手用大捏子将金属片放到固定夹正确位置上，放下固定夹。

透射电镜的结构

透射电镜由电子光学系统、真空系统和电子学系统三大部分组成。

一、电子光学系统

电子光学系统即电镜的镜体，基本上是一个电子透镜系统，一端是电子源，另一端是观察和记录系统，中间是安装样品的装置。

1、照明系统

①由电子枪和聚光镜组成。其作用是为成像系统提供一个亮度高、尺寸小、高稳定的照明电子束。

②电子枪是电镜的照明源，由灯丝阴极、栅极 (或称韦氏圆筒)和加速阳极组成。

③聚光镜的作用是将来自电子枪的电子会聚到样品上，通过它来控制照明电子束斑大小，电流密度和孔径角。

2、成像系统

包括样品室、物镜、中间镜和投射镜（或两个中间镜或两个投射镜构成4～5个透镜系统）。

①样品室：室内有样品台，电镜的样品载于载网上，载网放在样品架(或称样品筒)上。

②物镜：其作用是形成样品的第一级放大像和通过调节物镜线圈的激励电流，相应地改变物镜的焦距从而对像进行聚焦。物镜是电镜的最关键部分，由它获得第一幅具有一定分辨本领的电子放大像。物镜中任何缺陷都将被成像系统其他透镜进一步放大。因此，电镜的分辨本领主要取决于物镜的分辨本领。

③中间镜和投射镜：中间镜的作用是把物镜形成的一次放大像或衍射花样投射到投射镜的物平面上，再由投射镜放大投射到荧光屏上而获得终像。投射镜的作用是把中间镜形成的二级放大像再放大投射到荧光屏上，从而形成终像。

3、像的观察和记录系统

在投射镜下面是像的观察和记录系统。在荧光下面是照相暗盒，它和电磁快门、曝光表组成像的记录系统，用于把终像拍摄记录下来。现代透射电镜一般还配备有CCD相机，实现数字化成像，结合相关的软件还可以进行图像的分析处理。

透射电镜的分类

一、按照加速电压分类

透射电镜按照加速电压可分为低压透射电镜、高压透射电镜和超高压透射电镜。

1、加速电压在200KV以下的是低压透射电镜，在200KV-400KV（包含）之间的是高压透射电镜；

2、加速电压在400KV以上的是超高压透射电镜。

二、按照照明系统分类

透射电镜按照照明系统可分为普通透射电镜和场发射透射电镜。

三、按照成像系统分类

透射电镜按照成像系统可分为低分辨透射电镜和高分辨透射电镜。

四、按照记录方式分类

常用的透射电镜按照记录系统分为摄像型透射电镜和CCD型透射电镜。

透射电镜的应用领域

1、材料的微观结构对材料的力学、光学、电学等物理化学性质起着决定性作用。

透射电镜作为材料表征的重要手段，不仅可以用衍射模式来研究晶体的结构，还可以在成像模式下得到实空间的高分辨像，即对材料中的原子进行直接成像，直接观察材料的微观结构。电子显微技术对于新材料的发现也起到了巨大的推动作用，D.Shechtman借助透射电镜发现了准晶，重新定义了晶体，丰富了材料学、晶体学、凝聚态物理学的内涵，D.Shechtman也因此获得了2011年诺贝尔化学奖。

2、在物理学领域

电子全息术能够同时提供电子波的振幅和相位信息，从而使这种先进的显微分析方法在磁场和电场分布等与相位密切相关的研究上得到广泛应用。目前，电子全息已经应用在测量半导体多层薄膜结构器件的电场分布、磁性材料内部的磁畴分布等方面。中国科学院物理研究所的张喆和朱涛等利用高分辨电子显微术和电子全息方法研究了Co基磁性隧道结退火热处理前后的微观结构和相应势垒层结构的变化，研究结果表明，退火处理可以明显地改善势垒层和顶电极、底电极之间的界面质量，改进势垒本身的结构。

3、在化学领域

原位透射电镜因其超高的空间分辨率为原位观察气相、液相化学反应提供了一种重要的方法。利用原位透射电镜进一步理解化学反应的机理和纳米材料的转变过程，以期望从化学反应的本质理解、调控和设计材料的合成。目前，原位电子显微技术已在材料合成、化学催化、能源应用和生命科学领域发挥着重要作用。透射电镜可以在极高的放大倍数下直接观察纳米颗粒的形貌和结构，是纳米材料最常用的表征手段之一。天津大学的杜希文和美国Brookhaven国家实验室的HoulinL.xin等用原位透射电镜观察了CoNi双金属纳米粒子在氧化过程中形貌的变化，充分混合的Co、Ni合金粒子经过氧化后，Co和Ni发生了空间上的部分分离，并在理论上对该现象进行了解释。

4、在生物学领域

X射线晶体学技术和核磁共振常被用来研究生物大分子的结构，已经能够将蛋白质的位置精度确定到0.2nm，但是其各有局限。X射线晶体学技术基于蛋白质晶体，研究的常常是分子的基态结构，而对解析分子的激发态和过渡态无能为力。生物大分子在体内常常发生相互作用并形成复合物而发挥作用，这些复合物的结晶化非常困难。核磁共振虽然能够获得分子在溶液中的结构并且能够研究分子的动态变化，但主要适合用来研究分子量较小的生物大分子。近年来冷冻电镜技术突破了冷冻成像和图像处理瓶颈，发展成为当今结构生物学广泛应用的新兴技术。它可以以快速、高效、简易、高分辨率解析高度复杂的超大生物分子结构，在很大程度上超越了传统的X射线晶体学技术。清华大学施一公研究组利用酵母细胞内源性蛋白提取获得了性质良好的样品，利用单颗粒冷冻电子显微镜技术，解析了酵母剪接体近原子水平的高分辨率三维结构，阐述了剪接体对信使RNA前体执行剪接的工作机理。

透射电镜的日常维护方法

1、每天检查事项：离子泵真空度、空压机的启动频率以及运行噪音、主机机械泵的运行噪音、底片干燥器运行噪音、循环水环境的温度、样品杆两个OO- - RING，以及样品头部清洁度、高压暗电流。

2、每月检查事项

循环水的温度、压力、水量以及水和散热器清洁度、主机机械泵油量( ( 太多或太少均不可 )、底版干燥器机械泵油量( ( 太多或太少均不可 )、空压机放水（两处）、高压箱和电子枪 SF、气体的压力、灯丝像。

3、定期进行BAKE OUT

①循环水的定期维护；每月检查一次水位，半年到一年彻底更换一次水。

②特别脏的以及分体式的每月清洗一次。

上述是小编为大家介绍的透射电镜制样流程、样品更换方法、结构、分类、应用领域、日常维护方法。随着科技的发展，人们对透射电镜的使用要求越来越高，透射电镜仍在不断发展。常规的透射电镜的球差系数Cs和色差系数Cc分别约为mm级，德国科学家利用计算机技术实现了对磁透镜进行球差矫正，可以实现零球差，以及负球差，从而大大提高了透射电镜的空间分辨本领，通过在电子束照明光源上加装单色仪，可以大大提高电镜的能量分辨率，目前的最高点分辨率得到大大提高，可以达到亚埃级别(<1?)。观察样品中的单个原子像，始终是科学界长期追求的目标。人们预测，当材料的尺度减少到纳米尺度时，其材料的光、电等物理性质和力学性质可能具有独特性。

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