透射电子显微镜(TEM)—上海交大分析测试中心
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透射电子显微镜下的生物大分子结构解析一、透射电子显微镜技术概述透射电子显微镜(Transmission Electron Microscope, TEM)是一种利用电子束穿透样品的高分辨率显微镜技术。
与传统的光学显微镜相比,透射电子显微镜能够提供纳米级别的分辨率,这使得它在生物大分子结构解析领域具有独特的优势。
本文将探讨透射电子显微镜在生物大分子结构解析中的应用,分析其原理、技术特点以及在生物科学领域的重要作用。
1.1 透射电子显微镜的基本原理透射电子显微镜的工作原理基于电子光学原理,电子束通过电磁透镜聚焦,穿透样品后,由检测器接收并转换成图像。
由于电子波长远小于可见光,因此TEM能够达到比光学显微镜更高的分辨率。
1.2 透射电子显微镜的技术特点透射电子显微镜具有以下技术特点:- 高分辨率:能够达到原子级别的分辨率,适合观察生物大分子的精细结构。
- 多模式成像:除了传统的透射成像外,还可以进行扫描透射成像(STEM)和电子衍射等。
- 样品制备要求:需要将生物样品制备成极薄的切片,以确保电子束的有效穿透。
- 环境控制:需要在高真空环境下操作,以避免电子束与空气分子的相互作用。
1.3 透射电子显微镜在生物大分子结构解析中的应用透射电子显微镜在生物大分子结构解析中的应用非常广泛,包括蛋白质、核酸、病毒等生物大分子的形态学研究和结构分析。
二、生物大分子结构解析的技术和方法生物大分子结构解析是一个复杂的过程,涉及多种技术和方法。
透射电子显微镜技术在这一过程中扮演着重要角色,但也需要与其他技术相结合,以获得更全面和准确的结构信息。
2.1 样品制备技术生物大分子的样品制备是结构解析的第一步,也是关键步骤之一。
透射电子显微镜要求样品必须足够薄,通常需要使用超微切割、冷冻断裂或聚焦离子束等技术来制备样品。
2.2 高分辨率成像技术高分辨率成像是获取生物大分子结构信息的基础。
透射电子显微镜通过优化电子束的聚焦、样品的放置和成像条件,可以获得高质量的图像。
仪器分析SEMTEMSEM(扫描电子显微镜)和TEM(透射电子显微镜)是两种常用的仪器分析方法,用于观察材料的微观结构和成分。
它们都利用电子束与样品的相互作用来获取信息。
下面将分别介绍SEM和TEM的工作原理和应用。
SEM利用高能电子束与样品表面的相互作用来观察样品的表面形貌和成分。
其工作原理如下:电子枪产生的聚焦电子束通过透镜系统形成一个细小的电子束,并聚焦引导到样品表面上。
与样品表面相互作用的电子束导致了反射、散射或吸收,其中部分电子通过接收器收集到形成信号。
这些信号被转换成图像,并在显微镜屏幕上显示出来。
SEM可以提供高分辨率、大深度以及大视场的表面形貌图像,并且可以通过能谱分析系统对样品的元素组成进行表征。
SEM广泛应用于材料科学、生物科学、纳米科学等领域。
在材料科学中,SEM可以用于观察材料的晶体形态、纹理、表面缺陷等。
在生物科学中,SEM可以用于观察细胞、组织和生物材料的形貌和结构。
在纳米科学中,SEM可以用于研究纳米材料的形貌、尺寸和形状。
此外,SEM还可以用于分析样品的成分和化学组成。
相比之下,TEM是一种通过透射电子束与样品相互作用来观察材料的内部结构和成分的方法。
其工作原理如下:电子枪产生的电子束经过透镜系统形成一个细小的电子束,并聚焦到样品上。
样品上的一部分电子透过样品,并通过设备上的透射电子探测器来检测。
这些透射电子被转换成图像,并在显微镜屏幕上显示出来。
TEM具有高分辨率的优点,可以提供关于样品内部结构和成分的详细信息。
TEM广泛应用于材料科学、生物科学、纳米科学等领域。
在材料科学中,TEM可以用于观察材料的晶格结构、晶界、层状结构等。
在生物科学中,TEM可以用于观察细胞、组织和病毒等的内部结构。
在纳米科学中,TEM可以用于观察纳米材料的结构、尺寸和形貌。
此外,TEM还可以用于分析样品的成分和化学组成。
综上所述,SEM和TEM是常用的仪器分析方法,用于观察材料的微观结构和成分。
常规生物样品TEM检测流程常规生物样品包括动物、植物、细胞、细菌等生物样品,主要用于形态学研究。
一、取样固定需在自己实验室完成取样固定:取鲜样并及时置于2.5%戊二醛溶液中,4℃过夜。
注意:(1)组织样品:样品需切成约1mm3大小(为确保植物组织样品充分固定,请通过抽真空使样品完全沉于底部);(2)细胞样品:细胞数量至少106个,细菌类样品数量至少108个,即在1.5ml离心管中离心收集后约半颗绿豆大小。
二、网站预约流程1.制样预约登录“上海交通大学分析测试中心”官网,预约生物电镜样品制备系统(房间号E231,预约链接)。
注意:此设备每周五下午16:30开放下一周的实验,校内外同步。
根据所预约的时间至上海交通大学转化医学大楼E231实验室进行为期2天的生物样品电镜前处理(操作包括漂洗、脱水、渗透、包埋。
分析测试中心提供相关试剂)。
2.切片预约样品制备完成后,登录“上海交通大学分析测试中心”官网,预约超薄切片机,(房间号E220,预约链接:)注意:此设备每周四下午13:30开放下一周的实验,校内外同步。
3. 电镜预约(校内时段,校外顺序)务必在确认切片完成后,才能预约电镜。
3.1 如果只形貌观察,预约E116的生物型透射电镜(预约链接:)或E112的120kV透射电镜()或E143的生物型场发射透射电镜()。
注意:E116的生物型透射电镜和E112的120kV透射电镜每周五上午8:30开放下一周的实验。
E143生物型场发射透射电镜每周五下午13:00开放下一周的实验。
3.2 如果需要高分辨和能谱分析,则需预约E147的场发射透射电镜(预约链接:)或E145的材料型场发射透射电镜(预约链接:)。
这2台电镜每周五下午13:20开放下一周的电镜实验。
TEM电子显微镜工作原理详解TEM电子显微镜是一种高分辨率的分析仪器,能够在纳米尺度下观察材料的微观结构和成分,对于研究材料的性质和特性具有重要意义。
本文将详细介绍TEM电子显微镜的工作原理,包括透射电子显微镜和扫描透射电子显微镜。
透射电子显微镜(Transmission Electron Microscope,TEM)工作原理:透射电子显微镜主要由电子光源、透镜和探测器组成。
首先,电子光源发射高能电子束,这些电子从阴极发射出来,经过加速器获得较高的能量。
然后,电子束通过一系列的电磁透镜进行聚焦,使电子束变得更加细致和密集。
接着,电子束通过物质样本,部分电子被样本吸收或散射,形成透射电子。
这些透射电子被接收器捕获和放大成像,形成TEM图像。
透射电子显微镜的工作原理是基于电子的波粒二象性。
电子是一种粒子同时也是一种波动,其波动性质使得它具备非常短的波长,远远小于可见光的波长。
这使得TEM能够观察到比传统光学显微镜更小的尺度。
另外,透射电子显微镜在工作中还需要考虑电子束的束流强度、对样本的破坏性和控制样本与探测器之间的距离等因素。
TEM电子显微镜通过透射电子成像方式观察样本,因此对样本的制备要求非常高。
样品需要制备成非常薄的切片,通常厚度在几十纳米到几百纳米之间,以保证电子可以穿透。
对于一些无法制备成切片的样品,可以利用离子切割或焦离子技术获得透明的样品。
此外,在观察样本时需要避免污染和氧化等现象。
扫描透射电子显微镜(Scanning Transmission Electron Microscope,STEM)工作原理:扫描透射电子显微镜是透射电子显微镜的一种变种,它在透射成像的基础上加入了扫描功能。
STEM可以实现高分辨率的成像,同时也可以进行能谱分析和电子衍射。
STEM电子显微镜工作原理类似于透射电子显微镜,但需要注意的是,STEM使用的电子束并不需要通过所有的样本区域。
电子束只需通过样本中的一个小区域,然后扫描整个样本,因此样本制备要求和透射电子显微镜相比较低。
上海交通大学分析测试中心 收费标准Iac_office@2014‐9‐24目录材料微区分析室各台仪器收费标准 (4)(一) 分析型透射电子显微镜(TEM) (4)(二) 生物型透射电子显微镜(BIO-TEM) (5)(三) 高分辨场发射扫描电子显微镜(SEM) (6)(四) 低真空超高分辨场发射扫描电子显微镜(SEM-LV) (7)(五) 大气下原子力显微镜(AFM) (9)(六) 环境可控扫描探针显微镜(SPM) (9)(七) 生物型原子力显微镜(AFM) (10)(八) 色散型共聚焦拉曼光谱仪(RAM) (10)(九) 变角度光谱椭圆偏振仪(VEL) (11)(十) 纳米粒度分析仪(PCS) (11)(十一) 离子溅射仪&蒸碳仪(IS) (12)(十二) 高温/真空/气份环境光学显微镜&CCD相机(HTOM) (12)材料物性分析室各台仪器收费标准 (13)(一) 综合物性测量系统(PPMS) (13)(二) X射线光电子能谱仪(XPS) (14)(三) 扫描型X射线荧光光谱仪(XRF) (15)(四) X射线衍射仪 (15)(五) 能量色散X射线荧光光谱仪 (16)(六) 小角X射线散射仪 (16)化学分析室各台仪器收费标准 (17)(一) 火焰-石墨炉原子吸收分光光度计 (17)(二) 电感耦合等离子体发射光谱仪 (17)(三) 电感耦合等离子体质谱 (17)(四) 离子色谱仪 (18)(五) 高频红外碳硫分析仪 (18)(六) 核磁共振波谱仪 (18)(七) 傅里叶变换离子回旋共振质谱仪 (20)(八) 圆二色光谱仪 (22)(九) 红外光谱仪 (22)(十) 显微红外光谱仪 (23)(十一) 自动旋光仪 (24)(十二) 紫外可见分光光度计 (24)(十三) 动态热机械分析仪 (24)(十四) 差示扫描量热仪 (25)(十五) 热重分析仪 (26)(十六) 同步热分析仪 (26)生命科学室各台仪器收费标准 (28)(一)超高效液相色谱-四极杆飞行时间质谱联用仪(UMS): (28)(二)气相色谱仪(GC): (30)(三)气相色谱-质谱联用仪(GCM): (31)(四)全二维气相色谱-飞行时间质谱联用仪(GCT) (32)(五)元素分析同位素质谱联用仪(EAI) (34)(六)元素分析仪 (37)(七)二维纳升液相色谱-线性离子阱质谱联用仪(LTQ) (37)(八)纳升液相色谱-四极杆飞行时间串联质谱联用仪(NLM) (40)(九)高效液相色谱仪(HLC) (46)(十)高效液相色谱仪(LCM) (47)(十一)全自动氨基酸分析仪(AAA) (48)(十二)超高效液相色谱-三重四极杆质谱联用仪(QQQ) (50)(十三)荧光定量PCR仪(PCR) (51)(十四)荧光干涉显微镜(FIM) (51)(十五)生物大分子层析系统(AKT) (52)(十六)冻干机(LAB) (52)(十七)细胞压力破碎仪(CDR) (52)(十八)叶绿素荧光仪(PAM) (53)材料微区分析室各台仪器收费标准(一)分析型透射电子显微镜(TEM)细则校内医学院校外 CMA 1 形貌观察 TEM形貌观察:150元/样(每个样品每次限拍6张,多于6张后,另收10元/张;每个样品限时半小时,超出时间将按照每半小时一个样计算)衍射谱:50元/张高分辨像:300元/张能谱:100元/样(限3个点以内,多于3个点,另收20元/点)双倾台300元/小时,无附加项按校外的8折计费TEM形貌观察:300元/样(每个样品每次限拍6张,多于6张后,另收20元/张;每个样品限时半小时,超出时间将按照每半小时一个样计算)衍射谱:100元/张高分辨像:600元/张能谱:200元/样(限3个点以内,多于3个点,另收40元/点)双倾台600元/小时,无附加项800元/样2 自主操作中午:200元/小时晚上:150元/小时周六、周日9:00-18:00 1200元/天无此项服务无此项服务无此项服务3 电镜培训 5000元/人 10000元/人10000元/人4 离子减薄 50元/小时按校外的8折计费100元/小时无此项服务5 双喷 50元/小时无此项服务无此项服务无此项服务6 DIMPLE 50元/小时无此项服务无此项服务无此项服务7 常规碳支持膜(200目)10元/个 20元/个 20元/个20元/个8 非常规支持膜(微栅、超薄碳膜等)20元/个 40元/个 40元/个40元/个(二)生物型透射电子显微镜(BIO-TEM)细则校内医学院校外 CMA1 形貌观察150元/样(每个样品限取6张照片,多于6张后,另加10元/张;每个样品限时半小时,超出时间将按照每半小时一个样计算)按校外的8折计费300元/样(每个样品限取6张照片,多于6张后,另加20元/张;每个样品限时半小时,超出时间将按照每半小时一个样计算)800元/样2 自主操作 200元/小时周六、周日9:00-18:00,1200元/天无此项服务无此项服务无此项服务3 电镜培训5000元/人10000元/人10000元/人4 超薄切片样品包埋:50元/样;常温普通切片:100元/样;定位:100元/样生物样品TEM前处理:300元/个;常温细胞吞噬样品、含金属或金属氧化物样品超薄切片:350元/样普通样品冷冻切片(切AFM) :200元/样含金属或金属氧化物样品冷冻切片(切AFM):350元/样普通样品冷冻切片+TEM:400元/样含金属或金属氧化物样品冷冻切片+TEM:500元/样碳膜10元/个;按校外的8折计费样品包埋:100元/样;常温普通切片:200元/样;定位:200元/样生物样品TEM前处理600元/个常温细胞吞噬样品、含金属或金属氧化物样品超薄切片:500元/样普通样品冷冻切片(切AFM):500元/样含金属或金属氧化物样品冷冻切片(切AFM):500元/样冷冻切片+TEM:800元/样含金属或金属氧化物样品冷冻切片+TEM:800元/样碳膜20元/个;无此项服务5 常规碳支持膜(200目)10元/个 20元/个 20元/个20元/个6 非常规支持膜(微栅、超薄碳膜等)20元/个 40元/个 40元/个40元/个(三)高分辨场发射扫描电子显微镜(SEM)细则校内医学院校外 CMA说明1 仅形貌观察100元/样(每个样品限取5张照片,多于5张后,另加5元/张;每个样品限时半小时,超出时间将按照每半小时一个样计算)240元/样(每个样品限取5张照片,多于5张后,另加8元/张;每个样品限时半小时,超出时间将按照每半小时一个样计算)300元/样(每个样品限取5张照片,多于5张后,另加10元/张;每个样品限时半小时,超出时间将按每半小时一个样计算)500元/样(每个样品限取5张照片,多于5张后,另加20元/张)2 形貌观察和元素分析SEM:与仅SEM收费相同。
透射电子显微镜解析出材料结构与缺陷的微观形貌材料科学与工程领域中,了解材料的微观结构和缺陷是极为重要的。
透射电子显微镜(Transmission Electron Microscope,简称TEM)作为一种高分辨率的显微镜,被广泛应用于研究材料的微观结构和缺陷的形貌。
本文将对透射电子显微镜的原理以及其在解析材料结构和缺陷方面的应用进行探讨。
首先,我们来了解一下透射电子显微镜的原理。
TEM利用电子束的穿透性质,通过透射模式进行成像。
当电子束通过材料样品时,被材料中的原子核和电子云散射,形成折射、衍射和透射等效应。
其中,透射电子显微镜主要依靠透射电子的成像来解析材料的微观结构和缺陷。
在TEM中,电子束通过样品后,经过透射器(透镜)和投影透镜组件进行成像,最后由像差校正系统进行调整来提高成像质量。
透射电子显微镜的高分辨率使得它能够解析出材料的微观形貌,包括晶体结构、晶格缺陷和界面等。
透射电子显微镜在解析材料结构方面具有得天独厚的优势。
通过TEM的高分辨率成像,可以直接观察到材料的晶格结构。
晶体的晶体结构、晶胞参数、晶体方向和位错等重要的结构信息可以通过TEM成像来获得。
通过选取特定的衍射点和晶格平面,可以进一步通过电子衍射技术确定晶体结构。
透射电子衍射技术可以通过模式匹配和比对已知晶体结构的衍射图案来确定材料的晶体结构,为研究和设计材料提供了重要的依据。
此外,透射电子显微镜还可以帮助解析材料中的晶体缺陷。
晶格缺陷是材料中常见的现象,对材料的性能和行为产生显著影响。
通过透射电子显微镜观察,可以揭示出材料中的位错(dislocation)、嵌错(inclusion)、晶界(grain boundary)和尖晶石等各种缺陷。
位错是晶体中最常见的缺陷类型之一,它们对晶格的完整性和形貌起到了至关重要的作用。
透射电子显微镜可以通过成像和EDS(能谱分析)技术来定量和表征位错的类型和密度。
此外,透射电子显微镜还可以通过高分辨率透射电子显微镜(HRTEM)技术对材料的晶界和界面进行观察,揭示出材料微观结构中的复杂性。