Einführung in die Eigenschaften und Funktionen von Transmissionselektronenmikroskopen
Ein Transmissionselektronenmikroskop (TEM) ist ein groß angelegtes mikroskopisches Analysegerät, das hochenergetische Elektronenstrahlen als Beleuchtungsquelle verwendet, um vergrößerte Bilder zu erzeugen. 1933 entwickelten die deutschen Wissenschaftler Ruska und Knoll das weltweit erste Transmissionselektronenmikroskop (siehe Abbildung 1). 1939 verwendete Siemens dieses Elektronenmikroskop als Prototyp und produzierte es in Serie. Die erste Charge kommerzieller Transmissionselektronenmikroskope, etwa 40 Stück, hatte eine 20-mal höhere Auflösung als optische Mikroskope. Seitdem stehen der Menschheit leistungsfähigere Waffen für die wissenschaftliche Erforschung der mikroskopischen Welt zur Verfügung. Heute gibt es die Transmissionselektronenmikroskopie seit mehr als 70 Jahren. Die Elektronenmikroskopie, ein interdisziplinäres Fach, das durch die Anwendung der Elektronenmikroskopie entstanden ist, wurde zunehmend perfektioniert. Auch die Auflösung der Elektronenmikroskopie hat sich im Vergleich zu früher um mehr als das Hundertfache verbessert und liegt nun im Sub-Angström-Bereich. Und sie spielt in der naturwissenschaftlichen Forschung eine immer wichtigere Rolle.
Merkmale des Transmissionselektronenmikroskops
1) Aufgrund von Einschränkungen der Probenvorbereitungstechnologie kann für die meisten biologischen Proben im Allgemeinen nur eine Auflösung von 2 nm erreicht werden.
2) Das Auflösungsvermögen elektronenmikroskopischer Bilder hängt nicht nur von der Auflösung des Elektronenmikroskops selbst ab, sondern auch vom Kontrast der Probenstruktur.
3) Die im Elektronenmikroskop verwendete Lichtquelle sind Elektronenwellen, und die Wellenlänge hat im nicht sichtbaren Lichtbereich keine Farbreaktion. Das erzeugte Bild ist ein Schwarzweißbild, und das Bild muss einen bestimmten Kontrast aufweisen.
4) Biologische Gewebe und Zellbestandteile bestehen hauptsächlich aus leichten Elementen wie C\H\O\N. Ihre Ordnungszahlen sind niedrig, ihre Elektronenstreufähigkeit schwach und die Unterschiede zwischen ihnen sehr gering. Der Bildkontrast unter dem Elektronenmikroskop ist im Allgemeinen relativ gering. Niedrig.
5) Aufgrund der schwachen Durchdringungsfähigkeit des Elektronenstrahls muss die Probe in ultradünne Schnitte zerlegt werden.
6) Die Beobachtungsfläche ist klein, das direkte Gitter kann 3 mm betragen und der ultradünne Schnittbereich beträgt 0.3-0.8 mm.
7) Eine starke Bestrahlung mit Elektronenstrahlen kann die Probe leicht beschädigen und zu Verformungen, Sublimation usw. oder sogar zu Zusammenbrüchen und Brüchen führen, was zu Artefakten in der beobachteten Struktur führen kann.
8) Das Elektronenmikroskop muss während der Beobachtung im Vakuum gehalten werden. Um sicherzustellen, dass die Probe unter Vakuum nicht beschädigt wird, muss die Probe frei von Feuchtigkeit sein. Lebende biologische Proben können daher nicht beobachtet werden.
9) Die Vorbereitung biologischer Proben ist komplex. Während des mehrstufigen Probenvorbereitungsprozesses ist die Probe anfällig für strukturelle Veränderungen wie Schrumpfung, Ausdehnung, Fragmentierung und Inhaltsverlust.
