透射電鏡全稱透射電子顯微鏡，是用于觀察組織細(xì)胞超微結(jié)構(gòu)的大型精密電子儀器。透射電鏡廣泛應(yīng)用于工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、材料學(xué)、考古學(xué)、生物學(xué)、組織學(xué)、病毒學(xué)、病理學(xué)和分子生物學(xué)等研究領(lǐng)域中。

透射電鏡在生物學(xué)的應(yīng)用

　　1、細(xì)胞學(xué)

　　由于超薄切片技術(shù)的出現(xiàn)和發(fā)展，人類利用透射電鏡對(duì)細(xì)胞進(jìn)行了更深入的研究，觀察到了過去無法看清楚的細(xì)胞超微結(jié)構(gòu)。例如，用透射電鏡觀察到了生物膜的三層結(jié)構(gòu)以及細(xì)胞內(nèi)的各種細(xì)胞器的形態(tài)學(xué)結(jié)構(gòu)等。

　　2、發(fā)現(xiàn)和識(shí)別病毒

　　許多病毒，尤其是腫瘤病毒就是用透射電鏡發(fā)現(xiàn)的。透射電鏡也為病毒的分類提供了Z直觀的依據(jù)，例如SARS病毒就是首先在透射電鏡下觀察到并確認(rèn)是病毒而不是支原體的。

　　3、臨床病理診斷

　　生物體發(fā)生疾病都會(huì)導(dǎo)致細(xì)胞發(fā)生形態(tài)和功能上的改變，通過對(duì)病變區(qū)細(xì)胞的透射電鏡觀察就可以為疾病診斷提供有力依據(jù)。例如目前透射電鏡在腎活檢、腫瘤診治中發(fā)揮了重要作用。

　　4、免疫學(xué)

　　電鏡技術(shù)與生命科學(xué)中新興起的技術(shù)相結(jié)合，促進(jìn)了新技術(shù)的應(yīng)用。例如電鏡技術(shù)與免疫學(xué)技術(shù)相結(jié)合產(chǎn)生了免疫電鏡技術(shù)，它可以對(duì)細(xì)胞表面及細(xì)胞內(nèi)部的抗原進(jìn)行定位，可以了解抗體合成過程中免疫球蛋白的分布情況等。

　　5、細(xì)胞化學(xué)

　　研究細(xì)胞內(nèi)各種成分在超微結(jié)構(gòu)水平上的分布情況以及這些成分在細(xì)胞活動(dòng)過程中的動(dòng)態(tài)變化，以闡明細(xì)胞的化學(xué)和生化功能。其中Z主要的是蛋白質(zhì)(尤其是酶的細(xì)胞內(nèi)定位)，其次是核酸、脂肪、碳水化合物及無機(jī)離子的定位。該技術(shù)促進(jìn)了形態(tài)學(xué)和生物化學(xué)的結(jié)合，使生命科學(xué)的研究進(jìn)入了新的水平。

透射電鏡在材料科學(xué)中的應(yīng)用

　　材料科學(xué)研究的對(duì)象是制造設(shè)備和產(chǎn)品的金屬、半導(dǎo)體、塑料等，以及工藝技術(shù)，例如研究如何制造出更小、品質(zhì)更好的晶體管，以使計(jì)算機(jī)的功能更為強(qiáng)大;研究聚合物的電子特性以生產(chǎn)更便宜的手機(jī)顯示屏;或者分析如何使肌體組織與醫(yī)用植入物更好地結(jié)合。

　　1、表面形貌觀察

　　由于電子束穿透樣品的能力低，因此要求所觀察的樣品非常薄，對(duì)于透射電鏡常用75～200kV加速電壓來說，樣品厚度控制在100～200nm。

　　復(fù)型技術(shù)是制備這種薄樣品的方法之一，而用來制備復(fù)型的材料常選用塑料和真空蒸發(fā)沉積碳膜，它們都是非晶體。復(fù)型技術(shù)只能對(duì)樣品表面形貌進(jìn)行復(fù)制，不能揭示晶體內(nèi)部組織結(jié)構(gòu)等信息，受復(fù)型材料本身尺寸的限制，透射電鏡的高分辨本領(lǐng)不能得到充分發(fā)揮，萃取復(fù)型雖然能對(duì)萃取物相作結(jié)構(gòu)分析，但對(duì)基體組織仍然是表面形貌的復(fù)制。而由金屬材料本身制成的金屬薄膜樣品則可以Z有效地發(fā)揮透射電鏡的極限分辨本領(lǐng);

　　能夠觀察和研究金屬及其合金的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和晶體缺陷，成像及電子衍射的研究，把形貌信息與結(jié)構(gòu)信息聯(lián)系起來;能夠進(jìn)行動(dòng)態(tài)觀察，研究在溫度改變的情況下相變的形核長(zhǎng)大過程，以及位錯(cuò)等晶體缺陷在應(yīng)力下的運(yùn)動(dòng)與交互作用。復(fù)型技術(shù)和薄膜樣品的形貌觀察。

　　2、納米材料分析

　　現(xiàn)在納米材料(陶瓷、金屬及有機(jī)物)、納米粉體、介孔材料、納米涂層、碳納米管、薄膜材料、半導(dǎo)體芯片線寬測(cè)量等領(lǐng)域已得到了廣泛應(yīng)用。即使一般材料研究，要得到更多顯微結(jié)構(gòu)信息的高分辨率照片，也需要場(chǎng)發(fā)射透射電鏡。

透射電鏡的發(fā)展

　　透射電鏡的發(fā)展主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

　?、倬w缺陷分析：廣義的講，一切破壞正常點(diǎn)陣周期的結(jié)構(gòu)均稱為晶體缺陷，如空位、位錯(cuò)、晶界、析出物等。這些破壞點(diǎn)陣周期性的結(jié)構(gòu)都將導(dǎo)致其所在區(qū)域的衍射條件發(fā)生變化，使得缺陷所在區(qū)域的衍射條件不同于正常區(qū)域的衍射條件，從而在熒光屏上顯示出相應(yīng)明暗程度的差別。

　?、诮M織分析：除了各種缺陷可以產(chǎn)生不同的衍射花紋外，各種不同的晶體微觀組織也會(huì)對(duì)應(yīng)有不同的像和衍射花紋，通過它們可以在觀察組織形貌的同時(shí)進(jìn)行晶體的結(jié)構(gòu)和取向分析。

　?、墼挥^察：利用相應(yīng)的樣品臺(tái)，可以在透射電鏡中進(jìn)行原位試驗(yàn)。例如，利用加熱臺(tái)加熱樣品觀察其相變過程，利用應(yīng)變臺(tái)拉伸樣品觀察其形變和斷裂過程等。

　?、芨叻直骘@微技術(shù)：提高顯微鏡的分辨率以便更能深入觀察研究物質(zhì)的微觀結(jié)構(gòu)，一直是人們不斷追求的目標(biāo)。高分辨率透射電鏡利用的是電子束相位的變化，由兩束以上的電子束相干成像，在透射電鏡分辨率足夠高的條件下，所用的電子束越多，圖像的分辨率越高，甚至可以用于薄樣品原子結(jié)構(gòu)成像。