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1.前言 经济的迅速发展，在提高人们生活质量的同时，也加大了物质资源的损耗和浪费。而电子显微技术的不断提高，可以帮助科学工作者充分利用以小为贵的材料、研究资源再生利用技术、探讨保护生存环境机制，避免日趋严重的损毁和环境污染。随着互联网时代的到来，以显微技术为支撑的纳米科技需要以几何级的速度发展，才能适应当今大数据、云计算、4G传输技术、4D打印等技术的快速进步，这也使电子显微技术的应用和发展显得更加重要。 自1981年扫描隧道显微镜发明后，就诞生了以0.1到100
nm长度为研究范围的纳米科技(超微粒子技术),其高分辨率又拓展了纳米技术的广泛应用。纳米科技是近年来出现的一门高新技术，涉及到现代科技的各个领域，既能为人类提供舒适而安全的条件，又能减少人类资源的损耗和各种污染，非常有利于地球环境的保护。以至有关成果一直受到科学界和市场的普遍关注。近年来，纳米技术已经随着高科技设备一起飘上了白云，飞入了太空，走进了海底。如今它已经被广泛应用于IT、电子、机械、医学、化工、林业等领域，并在碳纳米管、生物芯片、纳米计算机等研究方面取得了显著成绩。2012年美国探讨通过人体、网络和芯片结合，用意识控制飞行器的试验取得了成功，并在医学方面也取得了较大的进展，匹兹堡大学教授将芯片植入瘫痪了15年的老年妇女脑中，首次成功唤醒了其意识；2013年欧洲投入13亿欧元研究脑科学，绘制脑活动的全息图，通过类似人脑的计算机和纳米技术等学科的结合，适应高端科学的发展需要，目前德国已经在意识控制无人机飞行方面取得了突破性的进展。 电子显微技术是以许多现代先进学科为基础的前沿科学，其内容复杂，涉及面广，技术难度大。由于其研究的内容是看不见、摸不着的物质，科技含量很高，使许多人对此不了解，把最简单的测试方法误以为是电镜技术，甚至把电镜当作一般的光学设备而不知道如何去开发应用功能，以至严重影响了电镜技术的应用，阻碍了超微结构的深入研究。经几代电镜工作者的努力，当今的电子显微技术已经得到了初步完善，但在电镜的功能开发方面还缺乏成熟的经验。为此，我们必须在现有的电子显微技术基础上不断提高，才能在满足国民经济发展需要的同时，保护好我们的生存环境。 我校于1981年引进了电镜，82年开设《电镜技术》的课程，深受广大本科生、硕士生和博士生的欢迎，同时也大大地提高了我校木材鉴别、植物分类、纸浆改性、高分子材料等方面的研究水平。到目前为止，据不完全统计，我校的教师、科研人员和本室工作者在国内外单独或协作发表了应用电镜技术的学术论文1000多篇，出版《生物电镜技术》和《实用电镜技术》专著两部；编写教材《林业电镜技术》、《扫描电镜的使用与维护》、《透射电镜的调试与使用》、《林业电镜实验指导教程》、《电镜论文选编》五部。并于1988年获得国家教委先进实验室奖、1989年获林业部科技进步二等奖。1998年获全国扫描电镜优秀照片二等奖；2001年和2002年分别获得西部资源开发和华东地区优秀论文一、二、三等奖；2003年获江苏省大型仪器协作共用先进奖等；2006年首次在国内获得中央与地方共建项目《显微技术开放实验室》资助。 多年来，经电镜室全体工作者的努力(包括出国和调离人员)和校内外有关专家的密切配合，我室在显微技术和超微结构研究方面都得了比较显著的成绩。在校内外有关专家的配合下，纸浆、天然色素和乳胶的超微结构研究水平已进入了国际先进行列，得到了国内外有关专家的一致好评。 为了满足深入开展超微结构研究和教学的需要，本书结合科学前沿的发展动态，对当今的电镜技术进行了归纳和总结，介绍了我们在电镜技术研究中的创新技术、专利技术和标准技术等成果。希望能在同行和有关专家的指导和帮助下，共同将电镜技术推上一个新的台阶。 本书与其它电镜书籍的区别在于侧重显微新技术在资源再生利用和生物环境保护方面的应用。它既可供从事电镜工作的专业人员和有关人员参考，也可满足于农林、化工、医学等高等院校本科生和研究生的学习需要。由于水平有限，此教材难免存在疏漏之处，敬请同行及广大读者批评指正。 编者 2015年9月 2.目录 第一章绪论1 第一节纳米科技2 第二节光学透镜成像原理8 第三节电子显微镜的产生和发展10 第四节电子显微镜的种类与特点11 第五节电子显微技术的应用与拓展13 第二章电镜的基本概念16 第一节计量单位16 第二节分辨率16 第三节放大倍数19 第四节电镜的照明源19 第五节电子透镜19 第六节像差20 第七节电磁透镜的场深和焦深22 第八节电子束和样品的相互作用23 第三章透射式电子显微镜26 第一节概述26 第二节电子光学系统27 第三节真空系统30 第四节电气控制系统32 第五节透射电镜的成像机理32 第四章扫描电子显微镜34 第一节概述34 第二节扫描电镜的结构和原理35 第三节扫描电镜的成像机理37 第四节环境扫描电子显微镜及其应用39 第五章扫描透射电镜43 第一节概述43 第二节扫描透射电镜的结构和原理43 第三节扫描透射电镜的优点43 第四节扫描透射电镜的缺点44 第六章扫描隧道显微镜45 第一节扫描隧道显微镜的工作原理45 第二节扫描隧道显微镜的基本结构46 第三节扫描隧道显微镜的应用优势47 第七章X射线显微分析48 第一节X射线显微分析的原理48 第二节X射线显微分析仪49 第三节X射线显微分析方式及应用51 第四节EMEDS在生物材料上的应用54 第八章电镜的维护、修理和升级改造56 第一节镜筒的维护56 第二节真空系统的维护57 第三节电子线路及电源检查58 第四节电镜的升级改造技术60 第九章电镜技术的相关专利与标准技术62 第一节电镜技术的相关专利62 第二节电镜标准技术64 第十章开展电镜技术工作的要求74 第一节电镜的选择74 第二节电镜的主要辅助设备74 第三节电镜的可选配件75 第四节电镜室的环境要求75 第五节电镜工作者的必备条件77 第六节电镜实验室的管理77 第十一章透射电镜样品制备技术79 第一节超薄切片技术79 第二节负染色技术98 第三节金属投影技术102 第四节复型技术104 第十二章扫描电镜样品的制备技术107 第一节扫描电镜样品的标准和类别107 第二节扫描电镜生物样品的制备程序108 第三节组织导电技术117 第四节样品的割断技术119 第十三章微波辐射快速制样技术122 第一节微波辐射快速制样技术的基本原理122 第二节微波辐射在生物样品上的应用122 第十四章生物电镜样品的制备新技术125 第一节木材超薄切片制备技术125 第二节石化花粉的超薄切片制备技术125 第三节风化木材的聚乙二醇包埋技术126 第四节纤维横断面扫描电镜样品的制备技术126 第五节木材立方体的制样技术126 第六节生物活性纤维素的扫描电镜样品制备技术127 第七节天然色素的扫描电镜样品制备技术127 第八节胸腺细胞电镜样品的快速制备技术128 第九节叶绿素扫描电镜样品制备技术128 第十节纸张横断面的扫描电镜样品制备技术128 第十一节细菌侵染植物体的扫描电镜制样技术129 第十二节柳树叶能谱样品的制备技术129 第十五章冷冻制样技术131 第一节冷冻原理和方法131 第二节冷冻超薄切片132 第三节冷冻断裂技术134 第四节安全注意事项136 第十六章电镜细胞化学技术137 第一节电镜酶细胞化学技术137 第二节电镜酶细胞化学的常规操作139 第三节简介冷冻电镜细胞化学技术141 第四节其他生化物质的细胞化学技术141 第十七章电镜免疫细胞化学技术143 第一节免疫学的基本原理143 第二节免疫电镜技术的基本程序144 第三节免疫电镜技术的应用145 第十八章电镜放射自显影技术150 第一节放射自显影技术的基本原理150 第二节电镜放射自显影技术的样品制备153 第三节电镜放射自显影的图像分析155 第四节放射性的防护156 第十九章电镜技术在生物大分子研究上的应用158 第一节电镜生物大分子技术研究概况158 第二节蛋白质电镜技术159 第三节核酸电镜技术159 第二十章细胞的超微结构与功能162 第一节细胞162 第二节细胞的超微结构163 第三节细胞内含物167 第二十一章电镜观察中的注意事项170 第一节观察内容的初步判断170 第二节放大倍数的正确使用170 第三节突出重点，关注全局171 第四节细胞生长变化和病理变异的形态区别171 第五节人工损伤和假象识别171 第二十二章电镜胶片摄影技术173 第一节电镜的摄影技术173 第二节底片和相纸的选择177 第三节底片的冲洗177 第四节底片的减薄、加厚和清洁180 第五节电镜照片的洗印与放大181 第六节翻拍技术与幻灯片的制作185 附录1常用试剂的配制189 附录2电镜常用的危险性试剂198 附录3英汉名词对照203 附录4电子显微图像214 参考文献257 |
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