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1.前言 經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，在提高人們生活質(zhì)量的同時(shí)，也加大了物質(zhì)資源的損耗和浪費(fèi)。而電子顯微技術(shù)的不斷提高，可以幫助科學(xué)工作者充分利用以小為貴的材料、研究資源再生利用技術(shù)、探討保護(hù)生存環(huán)境機(jī)制，避免日趨嚴(yán)重的損毀和環(huán)境污染。隨著互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代的到來(lái)，以顯微技術(shù)為支撐的納米科技需要以幾何級(jí)的速度發(fā)展，才能適應(yīng)當(dāng)今大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、4G傳輸技術(shù)、4D打印等技術(shù)的快速進(jìn)步，這也使電子顯微技術(shù)的應(yīng)用和發(fā)展顯得更加重要。 自1981年掃描隧道顯微鏡發(fā)明后，就誕生了以0.1到100
nm長(zhǎng)度為研究范圍的納米科技(超微粒子技術(shù)),其高分辨率又拓展了納米技術(shù)的廣泛應(yīng)用。納米科技是近年來(lái)出現(xiàn)的一門高新技術(shù)，涉及到現(xiàn)代科技的各個(gè)領(lǐng)域，既能為人類提供舒適而安全的條件，又能減少人類資源的損耗和各種污染，非常有利于地球環(huán)境的保護(hù)。以至有關(guān)成果一直受到科學(xué)界和市場(chǎng)的普遍關(guān)注。近年來(lái)，納米技術(shù)已經(jīng)隨著高科技設(shè)備一起飄上了白云，飛入了太空，走進(jìn)了海底。如今它已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于IT、電子、機(jī)械、醫(yī)學(xué)、化工、林業(yè)等領(lǐng)域，并在碳納米管、生物芯片、納米計(jì)算機(jī)等研究方面取得了顯著成績(jī)。2012年美國(guó)探討通過人體、網(wǎng)絡(luò)和芯片結(jié)合，用意識(shí)控制飛行器的試驗(yàn)取得了成功，并在醫(yī)學(xué)方面也取得了較大的進(jìn)展，匹茲堡大學(xué)教授將芯片植入癱瘓了15年的老年婦女腦中，首次成功喚醒了其意識(shí)；2013年歐洲投入13億歐元研究腦科學(xué)，繪制腦活動(dòng)的全息圖，通過類似人腦的計(jì)算機(jī)和納米技術(shù)等學(xué)科的結(jié)合，適應(yīng)高端科學(xué)的發(fā)展需要，目前德國(guó)已經(jīng)在意識(shí)控制無(wú)人機(jī)飛行方面取得了突破性的進(jìn)展。 電子顯微技術(shù)是以許多現(xiàn)代先進(jìn)學(xué)科為基礎(chǔ)的前沿科學(xué)，其內(nèi)容復(fù)雜，涉及面廣，技術(shù)難度大。由于其研究的內(nèi)容是看不見、摸不著的物質(zhì)，科技含量很高，使許多人對(duì)此不了解，把最簡(jiǎn)單的測(cè)試方法誤以為是電鏡技術(shù)，甚至把電鏡當(dāng)作一般的光學(xué)設(shè)備而不知道如何去開發(fā)應(yīng)用功能，以至嚴(yán)重影響了電鏡技術(shù)的應(yīng)用，阻礙了超微結(jié)構(gòu)的深入研究。經(jīng)幾代電鏡工作者的努力，當(dāng)今的電子顯微技術(shù)已經(jīng)得到了初步完善，但在電鏡的功能開發(fā)方面還缺乏成熟的經(jīng)驗(yàn)。為此，我們必須在現(xiàn)有的電子顯微技術(shù)基礎(chǔ)上不斷提高，才能在滿足國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展需要的同時(shí)，保護(hù)好我們的生存環(huán)境。 我校于1981年引進(jìn)了電鏡，82年開設(shè)《電鏡技術(shù)》的課程，深受廣大本科生、碩士生和博士生的歡迎，同時(shí)也大大地提高了我校木材鑒別、植物分類、紙漿改性、高分子材料等方面的研究水平。到目前為止，據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，我校的教師、科研人員和本室工作者在國(guó)內(nèi)外單獨(dú)或協(xié)作發(fā)表了應(yīng)用電鏡技術(shù)的學(xué)術(shù)論文1000多篇，出版《生物電鏡技術(shù)》和《實(shí)用電鏡技術(shù)》專著兩部；編寫教材《林業(yè)電鏡技術(shù)》、《掃描電鏡的使用與維護(hù)》、《透射電鏡的調(diào)試與使用》、《林業(yè)電鏡實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)教程》、《電鏡論文選編》五部。并于1988年獲得國(guó)家教委先進(jìn)實(shí)驗(yàn)室獎(jiǎng)、1989年獲林業(yè)部科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)。1998年獲全國(guó)掃描電鏡優(yōu)秀照片二等獎(jiǎng)；2001年和2002年分別獲得西部資源開發(fā)和華東地區(qū)優(yōu)秀論文一、二、三等獎(jiǎng)；2003年獲江蘇省大型儀器協(xié)作共用先進(jìn)獎(jiǎng)等；2006年首次在國(guó)內(nèi)獲得中央與地方共建項(xiàng)目《顯微技術(shù)開放實(shí)驗(yàn)室》資助。 多年來(lái)，經(jīng)電鏡室全體工作者的努力(包括出國(guó)和調(diào)離人員)和校內(nèi)外有關(guān)專家的密切配合，我室在顯微技術(shù)和超微結(jié)構(gòu)研究方面都得了比較顯著的成績(jī)。在校內(nèi)外有關(guān)專家的配合下，紙漿、天然色素和乳膠的超微結(jié)構(gòu)研究水平已進(jìn)入了國(guó)際先進(jìn)行列，得到了國(guó)內(nèi)外有關(guān)專家的一致好評(píng)。 為了滿足深入開展超微結(jié)構(gòu)研究和教學(xué)的需要，本書結(jié)合科學(xué)前沿的發(fā)展動(dòng)態(tài)，對(duì)當(dāng)今的電鏡技術(shù)進(jìn)行了歸納和總結(jié)，介紹了我們?cè)陔婄R技術(shù)研究中的創(chuàng)新技術(shù)、專利技術(shù)和標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)等成果。希望能在同行和有關(guān)專家的指導(dǎo)和幫助下，共同將電鏡技術(shù)推上一個(gè)新的臺(tái)階。 本書與其它電鏡書籍的區(qū)別在于側(cè)重顯微新技術(shù)在資源再生利用和生物環(huán)境保護(hù)方面的應(yīng)用。它既可供從事電鏡工作的專業(yè)人員和有關(guān)人員參考，也可滿足于農(nóng)林、化工、醫(yī)學(xué)等高等院校本科生和研究生的學(xué)習(xí)需要。由于水平有限，此教材難免存在疏漏之處，敬請(qǐng)同行及廣大讀者批評(píng)指正。 編者 2015年9月 2.目錄 第一章緒論1 第一節(jié)納米科技2 第二節(jié)光學(xué)透鏡成像原理8 第三節(jié)電子顯微鏡的產(chǎn)生和發(fā)展10 第四節(jié)電子顯微鏡的種類與特點(diǎn)11 第五節(jié)電子顯微技術(shù)的應(yīng)用與拓展13 第二章電鏡的基本概念16 第一節(jié)計(jì)量單位16 第二節(jié)分辨率16 第三節(jié)放大倍數(shù)19 第四節(jié)電鏡的照明源19 第五節(jié)電子透鏡19 第六節(jié)像差20 第七節(jié)電磁透鏡的場(chǎng)深和焦深22 第八節(jié)電子束和樣品的相互作用23 第三章透射式電子顯微鏡26 第一節(jié)概述26 第二節(jié)電子光學(xué)系統(tǒng)27 第三節(jié)真空系統(tǒng)30 第四節(jié)電氣控制系統(tǒng)32 第五節(jié)透射電鏡的成像機(jī)理32 第四章掃描電子顯微鏡34 第一節(jié)概述34 第二節(jié)掃描電鏡的結(jié)構(gòu)和原理35 第三節(jié)掃描電鏡的成像機(jī)理37 第四節(jié)環(huán)境掃描電子顯微鏡及其應(yīng)用39 第五章掃描透射電鏡43 第一節(jié)概述43 第二節(jié)掃描透射電鏡的結(jié)構(gòu)和原理43 第三節(jié)掃描透射電鏡的優(yōu)點(diǎn)43 第四節(jié)掃描透射電鏡的缺點(diǎn)44 第六章掃描隧道顯微鏡45 第一節(jié)掃描隧道顯微鏡的工作原理45 第二節(jié)掃描隧道顯微鏡的基本結(jié)構(gòu)46 第三節(jié)掃描隧道顯微鏡的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)47 第七章X射線顯微分析48 第一節(jié)X射線顯微分析的原理48 第二節(jié)X射線顯微分析儀49 第三節(jié)X射線顯微分析方式及應(yīng)用51 第四節(jié)EMEDS在生物材料上的應(yīng)用54 第八章電鏡的維護(hù)、修理和升級(jí)改造56 第一節(jié)鏡筒的維護(hù)56 第二節(jié)真空系統(tǒng)的維護(hù)57 第三節(jié)電子線路及電源檢查58 第四節(jié)電鏡的升級(jí)改造技術(shù)60 第九章電鏡技術(shù)的相關(guān)專利與標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)62 第一節(jié)電鏡技術(shù)的相關(guān)專利62 第二節(jié)電鏡標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)64 第十章開展電鏡技術(shù)工作的要求74 第一節(jié)電鏡的選擇74 第二節(jié)電鏡的主要輔助設(shè)備74 第三節(jié)電鏡的可選配件75 第四節(jié)電鏡室的環(huán)境要求75 第五節(jié)電鏡工作者的必備條件77 第六節(jié)電鏡實(shí)驗(yàn)室的管理77 第十一章透射電鏡樣品制備技術(shù)79 第一節(jié)超薄切片技術(shù)79 第二節(jié)負(fù)染色技術(shù)98 第三節(jié)金屬投影技術(shù)102 第四節(jié)復(fù)型技術(shù)104 第十二章掃描電鏡樣品的制備技術(shù)107 第一節(jié)掃描電鏡樣品的標(biāo)準(zhǔn)和類別107 第二節(jié)掃描電鏡生物樣品的制備程序108 第三節(jié)組織導(dǎo)電技術(shù)117 第四節(jié)樣品的割斷技術(shù)119 第十三章微波輻射快速制樣技術(shù)122 第一節(jié)微波輻射快速制樣技術(shù)的基本原理122 第二節(jié)微波輻射在生物樣品上的應(yīng)用122 第十四章生物電鏡樣品的制備新技術(shù)125 第一節(jié)木材超薄切片制備技術(shù)125 第二節(jié)石化花粉的超薄切片制備技術(shù)125 第三節(jié)風(fēng)化木材的聚乙二醇包埋技術(shù)126 第四節(jié)纖維橫斷面掃描電鏡樣品的制備技術(shù)126 第五節(jié)木材立方體的制樣技術(shù)126 第六節(jié)生物活性纖維素的掃描電鏡樣品制備技術(shù)127 第七節(jié)天然色素的掃描電鏡樣品制備技術(shù)127 第八節(jié)胸腺細(xì)胞電鏡樣品的快速制備技術(shù)128 第九節(jié)葉綠素掃描電鏡樣品制備技術(shù)128 第十節(jié)紙張橫斷面的掃描電鏡樣品制備技術(shù)128 第十一節(jié)細(xì)菌侵染植物體的掃描電鏡制樣技術(shù)129 第十二節(jié)柳樹葉能譜樣品的制備技術(shù)129 第十五章冷凍制樣技術(shù)131 第一節(jié)冷凍原理和方法131 第二節(jié)冷凍超薄切片132 第三節(jié)冷凍斷裂技術(shù)134 第四節(jié)安全注意事項(xiàng)136 第十六章電鏡細(xì)胞化學(xué)技術(shù)137 第一節(jié)電鏡酶細(xì)胞化學(xué)技術(shù)137 第二節(jié)電鏡酶細(xì)胞化學(xué)的常規(guī)操作139 第三節(jié)簡(jiǎn)介冷凍電鏡細(xì)胞化學(xué)技術(shù)141 第四節(jié)其他生化物質(zhì)的細(xì)胞化學(xué)技術(shù)141 第十七章電鏡免疫細(xì)胞化學(xué)技術(shù)143 第一節(jié)免疫學(xué)的基本原理143 第二節(jié)免疫電鏡技術(shù)的基本程序144 第三節(jié)免疫電鏡技術(shù)的應(yīng)用145 第十八章電鏡放射自顯影技術(shù)150 第一節(jié)放射自顯影技術(shù)的基本原理150 第二節(jié)電鏡放射自顯影技術(shù)的樣品制備153 第三節(jié)電鏡放射自顯影的圖像分析155 第四節(jié)放射性的防護(hù)156 第十九章電鏡技術(shù)在生物大分子研究上的應(yīng)用158 第一節(jié)電鏡生物大分子技術(shù)研究概況158 第二節(jié)蛋白質(zhì)電鏡技術(shù)159 第三節(jié)核酸電鏡技術(shù)159 第二十章細(xì)胞的超微結(jié)構(gòu)與功能162 第一節(jié)細(xì)胞162 第二節(jié)細(xì)胞的超微結(jié)構(gòu)163 第三節(jié)細(xì)胞內(nèi)含物167 第二十一章電鏡觀察中的注意事項(xiàng)170 第一節(jié)觀察內(nèi)容的初步判斷170 第二節(jié)放大倍數(shù)的正確使用170 第三節(jié)突出重點(diǎn)，關(guān)注全局171 第四節(jié)細(xì)胞生長(zhǎng)變化和病理變異的形態(tài)區(qū)別171 第五節(jié)人工損傷和假象識(shí)別171 第二十二章電鏡膠片攝影技術(shù)173 第一節(jié)電鏡的攝影技術(shù)173 第二節(jié)底片和相紙的選擇177 第三節(jié)底片的沖洗177 第四節(jié)底片的減薄、加厚和清潔180 第五節(jié)電鏡照片的洗印與放大181 第六節(jié)翻拍技術(shù)與幻燈片的制作185 附錄1常用試劑的配制189 附錄2電鏡常用的危險(xiǎn)性試劑198 附錄3英漢名詞對(duì)照203 附錄4電子顯微圖像214 參考文獻(xiàn)257 |
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