Wprowadzenie do charakterystyki i funkcji transmisyjnych mikroskopów elektronowych
Transmisyjny mikroskop elektronowy (TEM) to wielkoskalowy sprzęt do analizy mikroskopowej, który wykorzystuje wysokoenergetyczne wiązki elektronów jako źródła światła do wykonywania powiększonych obrazowań. W 1933 roku niemieccy naukowcy Ruska i Knoll opracowali pierwszy na świecie transmisyjny mikroskop elektronowy (patrz ryc. 1). W 1939 roku Siemens wykorzystał ten mikroskop elektronowy jako prototyp i wyprodukował go masowo. Pierwsza partia komercyjnych transmisyjnych mikroskopów elektronowych, licząca około 40 sztuk, charakteryzuje się rozdzielczością 20 razy wyższą niż mikroskopy optyczne. Od tego czasu ludzkość dysponuje potężniejszą bronią do badań naukowych nad mikroskopijnym światem. Obecnie transmisyjna mikroskopia elektronowa istnieje już od ponad 70 lat. Mikroskopia elektronowa, dziedzina interdyscyplinarna, która powstała w wyniku zastosowania mikroskopii elektronowej, jest coraz bardziej doskonalona. Zdolność rozdzielcza mikroskopii elektronowej również wzrosła ponad 100 razy w porównaniu z pierwotnym czasem, osiągając poziom poniżej angstremów. Odgrywa coraz ważniejszą rolę w badaniach nauk przyrodniczych.
Cechy transmisyjnego mikroskopu elektronowego
1) Ze względu na ograniczenia technologii przygotowania próbek, w przypadku większości próbek biologicznych można na ogół osiągnąć rozdzielczość jedynie 2 nm.
2) Zdolność rozdzielcza obrazów z mikroskopu elektronowego zależy nie tylko od rozdzielczości samego mikroskopu elektronowego, ale także od kontrastu struktury próbki.
3) Źródłem światła stosowanym w mikroskopie elektronowym są fale elektronowe, a długość fali nie powoduje reakcji barwnej w zakresie światła niewidzialnego. Powstały obraz jest obrazem czarno-białym i obraz musi mieć pewien kontrast.
4) Tkanki biologiczne i składniki komórek składają się głównie z lekkich pierwiastków, takich jak C\H\O\N. Ich liczba atomowa jest niska, zdolność rozpraszania elektronów jest słaba, a różnice między nimi są bardzo małe. Kontrast obrazu pod mikroskopem elektronowym jest na ogół stosunkowo niewielki. Niski.
5) Ze względu na słabą zdolność penetracji wiązki elektronów, próbkę należy podzielić na ultracienkie skrawki.
6) Powierzchnia obserwacji jest mała, siatka bezpośrednia może mieć grubość 3 mm, a zakres ultracienkich przekrojów wynosi 0.3-0.8 mm.
7) Silne napromieniowanie wiązkami elektronów może łatwo uszkodzić próbkę, powodując deformację, sublimację itp., a nawet rozbicie i pęknięcie, co może spowodować artefakty w obserwowanej strukturze.
8) Podczas obserwacji tubus mikroskopu elektronowego musi być utrzymywany w próżni. Aby mieć pewność, że próbka nie ulegnie uszkodzeniu pod wpływem próżni, próbka musi być wolna od wilgoci. Dlatego nie można obserwować żywych próbek biologicznych.
9) Przygotowanie próbki biologicznej jest złożone. Podczas wieloetapowego procesu przygotowania próbki próbka jest podatna na zmiany strukturalne, takie jak kurczenie się, rozszerzanie, fragmentacja i utrata zawartości.
