透射电镜基本原理：

透射电镜（Transmission electron microscope, TEM）是采用波长更短的电子束作照明源，电磁透镜做成像透镜的一类高分辨分析仪器。

灯丝经加热后发射电子束，该电子束经栅极汇聚和阳极加速后作为透射电镜的照明源，再经过聚光镜的进一步汇聚照射在样品上，透过样品的电子束就带有样品的结构信息，经过物镜、第一中间镜、第二中间镜、投影镜的多级放大最后在荧光屏上呈现出样品超微结构的图像来。透射电镜放大倍数是各级成像透镜放大倍数的乘积，可达上百万倍，具有分辨原子尺度的能力，目前最先进的透射电镜分辨率已达0.05nm。

由于电子束的穿透力很弱，因此用于电镜的标本须制成厚度<100nm的超薄切片才能在电镜下观察，对于生物医学样品需要专门的超薄切片机来完成样品制备。

透射电镜的结构：

透射电子显微镜主要由电子光学系统（镜筒）、真空系统、电源和控制系统三大部分组成。

电子光学系统通常称为镜筒，是透射电子显微镜的核心，它又可以分为照明系统、成像系统和观察记录系统三部分。

¡  照明系统：由电子枪与聚光镜组成，作用是产生高强度、高稳定度的电子束。

¡  成像系统：由样品室、物镜、中间镜及投影镜组成，作用是将透过样品的电子束经过多级放大，在下面的荧光屏上形成最终放大像。总的放大倍数是物镜、中间镜、投影镜放大倍数的乘积，即：   M_总=M_物╳ M_中1╳ M_中2╳ M_投

¡  图像观察与记录系统：由观察室和照相室或CCD系统组成。最终图像可以在荧光屏上直接观察，也可通过下面的照相室、或CCD将图像保存下来。

 

 

 

 

 

 

 

 

日本电子JEM-1400简介：

JEM-1400型透射电子显微镜是日本电子株式会社于2006年最新推出的先进的120kV高衬度生物透射电子显微镜。

技术指标：

·点分辨率0.36nm，晶格分辨率0.2nm

·加速电压40kV - 120kV

·放大倍数50倍 - 80万倍

·高反差物镜极靴，特别适合生物样品观察

应用范围：

·动植物细胞超微结构观察

·病毒形态结构观察

·医学病理电镜诊断观察

·微颗粒、生物大分子材料形态结构观察

·高分子材料和纳米材料微结构观察

 

 

 

 

JEM-1400面板控制旋钮分布及功能：

（1）．左手控台及样品控制说明：

左手控台及样品控制面板

各部分说明：1灯丝电流开关：按下该按键后其内置灯点亮，灯丝开始加热并发射电子束，再按下一次后其内置灯熄灭，关闭灯丝电流。

2 光阑控制：控制仪器自动插入聚光镜、物镜及中间镜活动光阑，该功能为选配，我室电镜无此功能。

3 室内灯开关：控制工作台上台灯是否点亮的开关。该开关内置灯在熄灭时工作台上台灯处于点亮状态，反之台灯熄灭。

4 倾斜/消像散开关：该组开关包括图像移动、投影镜、聚光镜消像散、物镜消像散、暗场倾斜、明场倾斜等功能，为仪器调试专用。明场开关配合平移X、Y旋钮可实现光斑中心位置调整。

5 自定义功能键：可以设定一些快捷功能控制。

6 束斑大小调节旋钮：调节电子束斑大小，从1到5依次减小束斑直径，但亮度也随之降低。

7 亮度调节旋钮：会聚或散开电子束光斑并调节荧光屏上亮度，实际上是改变第二聚光镜线圈电流。

8 亮度粗调开关：按下后再调节亮度调节旋钮时，第二聚光镜电流改变速度增加16倍。

9 平移X旋钮：在X方向上移动电子束位置。常用平移Y旋钮联合使用。

10 平移粗调开关：按下后，使得电子束在X、Y方向上平移速度增加16倍。

11 倾斜/消像散X旋钮：改变倾斜或消像散操作中X方向的线圈电流。常与倾斜/消像散Y旋钮联用。

12 倾斜/消像散粗调开关：开关按下后，对应电流改变速度增加16倍。

13 箭头开关：用于在X、Y方向上移动样品位置。

14 PIEZO开关：按下后，样品移动方式由电机伺服驱动转到piezoelectric驱动。该功能为选配。

15 样品移动粗调开关：按下后，样品移动速度增加，可实现快速改变样品位置。

16 轨迹球：转动轨迹球可在随意改变样品位置。

（2）.右手控台说明：

右手控台

1 高压/物镜摇摆器：用于电压中心和电流中心调整，该功能为电镜调试专用。

2 放大模式开关：对应按键按下后，可以在放大模式1、模式2、低倍放大及衍射模式下工作。

3 平移Y旋钮：在Y方向上改变电子束位置。常用平移X旋钮联合使用。

4 倾斜/消像散Y旋钮：改变倾斜或消像散操作中Y方向的线圈电流。常与倾斜/消像散X旋钮联用。

5 放大倍数/相机长度调节旋钮：在放大模式1、2及低倍放大模式时，可以改变放大倍数；在选区放大模式时可以改变选区放大倍数；在选区衍射模式时可以改变相机长度。顺时针旋转该旋钮，将增加放大倍数或相机长度；逆时针旋转时将降低放大倍数或相机长度。

6 物镜聚焦：改变物镜电流，实现图像聚焦。

7 图像摇摆聚焦X/Y开关：在X/Y方向上使图像晃动，通过调节物镜聚焦旋钮，使得图像停止晃动或晃动尽可能减少，起辅助聚焦功能。该功能主要用于中低倍下聚焦。

8图像旋转开关：按下后开启图像旋转功能。

9 图像旋转/衍射聚焦旋钮：当图像旋转功能开启后可以按15º/步在±90 º范围内使图像旋转。当衍射功能选中后，该旋钮可对衍射图像进行聚焦。

10 曝光时间/照相：该组按键用于电镜底片拍照。

11 物镜标准电压回复按钮：该开关按下后，使得物镜线圈电流恢复到出厂设定值，以避免因物镜电流偏离太大而无法聚焦。

12 自定义功能开关：可以自行设定一些常用功能，如F1可控制荧光屏抬起或落下，用于底片拍照或底装式CCD拍照。

13 样品Z轴方向控制开关：可以使样品在垂直方向上移动，以实现样品聚焦。

三、操作中的一些说明：

A. 除室内灯开关(3)外，所有按键仅在按亮时表示工作状态，旁边的CRS按键是粗调联合；

B. 灯丝电流开关(1)按下后电脑屏幕上会显示灯丝加热进度条，进度条未走完不可做其他操作；

C. 更换样品前双击左F2键(5)，灯丝电流自动关闭，样品驱动装置自动复位；

D. 使用束斑大小切换(6)旋钮切换光斑亮度，一般使用2号或3号束斑观察生物样品；

E. 光斑亮度(7)旋钮可调节光斑范围和亮度，务必顺时针散开光斑后再聚焦和拍照；

F. 在低倍模式（LOW MAG: 50×～1.0k×）大范围搜索样品，在高倍模式（MAG1：200×～80万×）调焦和拍照，使用放大模式切换组合(2)切换；

G. 每次更换新样品或大范围改变样品区域后，都要按一次标准电压回位按键（11），然后通过样品Z轴调节组合(13)（可通过软件调节步长）升降样品高度来粗调焦距，再用聚焦旋钮(6)（步长自动与放大倍数联动）细调，调焦时可使用聚焦辅助调整开关(7)（image wobbler，像摇摆法）帮助观察者快速找到正焦点；

H. 不要快速转动放大倍数调节旋钮(5)，改变放大倍数后或者拍照前，使用光斑位置平移旋钮(左9右3)使光斑居中；

I. 在2500倍——30000倍之间可使用图像旋转按键组合(8、9)将图像旋转一定角度，以方便观察和拍摄。

 

JEM-1400基本操作步骤：

1．开机：接通墙壁上两个空气开关，再打开交流稳压电源开关，最后接通总供电电源柜开关，冷却水机开始工作，水平自动设置为20℃；按下电镜主机电源开关，电镜开始工作，数分钟后打开电镜控制电脑电源，进入操作系统后自动运行控制软件TEM for JEM-1400，当听到三声鸣响，表明电镜与控制电脑通讯正常。

 

2．电镜自动抽真空：开机后自动进入抽真空状态，如图指示各处真空度情况。大约0.5-1h后，真空指示电镜各处真空度达到工作要求时，可以进行下一步操作，否则必须继续抽真空直到真空度达到要求为止。

3．电镜加高压：当镜筒各处真空度达到要求后，即可以按下高压按钮，按设定方式将高压逐渐增加到设定值，生物样品观察高压一般设定为60KV或80KV，材料样品一般用100KV或120KV。

4. 装载样品：注意打开标准样品头时动作要轻，要避免样品夹猛的弹起来。

5. 插入样品杆：将样品杆与测角台对正后慢慢送入，手掌稍顶住，听到啪一声响后将测角台上的开关由AIR拨至PUMP。请注意此开关拨动时需要先向外拉，切不可直接硬推； 等绿灯亮后观察PIG4的读数，如果不到60则重复拨动一次开关。将样品杆顺时针轻转15度，样品杆会因负压吸入一小段，然后再继续旋转至样品杆再吸入时止。注意转入样品杆时动作要快，但因负压存在，手要稍握紧杆柄，避免样品杆被吸入而撞击测角台，造成样品测角台损坏。

3. 加灯丝电流：观察PIG4的读数，确定在60一下时，按下灯丝加热按钮。

4. 样品搜索：设定为LOW MAG模式，移动样品位置，先在低倍下了解整个铜网上的样品情况，选择合适区域后再改变放大倍数精细聚焦和拍照。

5. 聚焦：在样品上找一处边界清晰的地方（比如孔的边缘），按下键（14），再按下键（11）（像摇摆法），此时如果聚焦不准，边缘会出现双影。调整Z轴使双影消失。然后关闭键（11）。再用FOCUS旋钮精细调焦，结合使用最弱反差法和费涅耳条纹法，调好焦后可以逆时针转FINE FOCUS钮2－3格，物像会更清晰（最佳欠焦点）。

6. 记录样品位置：利用TEM CENTER可以记录自己感兴趣的样品位置。打开STAGE窗口按下memory，软件会记下当前样品做处的位置。如果一会还想回来观察只需要选中刚才记录的位置按GO即可。

7. CCD拍照：

a) 侧插CCD成像范围大，操作方便，响应快，能够满足一般低倍生物样品的拍摄。

b) 拍照前，先将光斑居中，然后通过调节第二聚光镜电流来散开光斑均匀照亮整个大荧光屏，使得荧光屏亮度在1.0-1.2Pa/cm2，才能插入CCD进行拍照，否则高亮度极易损伤CCD探头。

c)双击CCD控制电脑桌面上的“Gatan DigitalMicrograph”程序，打开DM操作软件，界面如图所示，当图像聚焦良好，并设定好合适的荧光屏亮度后，在DM软件中右侧控制面板中点击”start view”,出现提示：”insert MSC KAF1000 1 camera?”时，点击“Yes”后，CCD探头插入电子束通道，并在DM中显示预览图像，随后点击”start acquire”，经过约2s时间等待后采集到一张图片显示在窗口中。在CCD探头插入电子束通道期间，决不允许改变放大倍数，特别是降低放大倍数的操作，切记!!

  

d) 当拍照结束后，需退出探头，方法是：首先去掉“camera inserted”前面的对号，再点击”stop view”，随后就能听到采样探头退出的声音，同时观察荧光屏亮度指示，当恢复到1.0-1.2时，才能够将荧光屏亮度提高到肉眼观察水平。 

8. 取出样品杆前的操作：将放大倍数调到3000-6000x，并确保能在荧光屏上出现光斑，先点击“Filament OFF”关闭灯丝加热电流，再点击“stage controller”界面中的”Stage Neutral”使样品台恢复到初始位置（样品位置为X、Y、Z=0），即可拔出样品杆更换样品。

9. 拔出样品杆：基本是插入样品杆的逆过程，需要注意的是样品室放气时PIG4读数大于200后才能拔出，取出样品后，将样品杆放入储存盒中防尘保存，以备下次再用。

10．电镜关机：首先关闭高压和透镜电源，再按下电镜主机上的关机按钮，此时电镜已处于关机状态，但冷却水仍继续工作，大约等待10-20min后，再关闭总电源柜开关，切断稳压电源开关和墙壁上的两个空气开关。若希望电镜处于待机状态时，可以只关闭高压和透镜电源，这样仪器在需要时即可立即投入工作。

11．仪器使用记录：使用完仪器后，应填写详细的仪器使用记录。

 

注意：

①样品杆插入样品测角台及从测角台中取出样品杆的操作须特别注意，一定要严格按照操作要求去做，更详细的操作见仪器使用说明书。防止错误操作对样品杆和测角台的损坏及对镜筒真空度的破坏。

②CCD拍照过程，也应严格按照要求去做，特别要注意拍照时荧光屏亮度不能太高，拍照完成后要及时推出探头，在CCD探头插入电子束通道时，一定不能改变放大倍数。

③在仪器操作中出现异常情况时，应立即向技术负责人员汇报，并详细描述故障前的所有操作过程，以便发现问题及时解决。