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1.前言 經濟的迅速發(fā)展，在提高人們生活質量的同時，也加大了物質資源的損耗和浪費。而電子顯微技術的不斷提高，可以幫助科學工作者充分利用以小為貴的材料、研究資源再生利用技術、探討保護生存環(huán)境機制，避免日趨嚴重的損毀和環(huán)境污染。隨著互聯網時代的到來，以顯微技術為支撐的納米科技需要以幾何級的速度發(fā)展，才能適應當今大數據、云計算、4G傳輸技術、4D打印等技術的快速進步，這也使電子顯微技術的應用和發(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長度為研究范圍的納米科技(超微粒子技術),其高分辨率又拓展了納米技術的廣泛應用。納米科技是近年來出現的一門高新技術，涉及到現代科技的各個領域，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。以至有關成果一直受到科學界和市場的普遍關注。近年來，納米技術已經隨著高科技設備一起飄上了白云，飛入了太空，走進了海底。如今它已經被廣泛應用于IT、電子、機械、醫(yī)學、化工、林業(yè)等領域，并在碳納米管、生物芯片、納米計算機等研究方面取得了顯著成績。2012年美國探討通過人體、網絡和芯片結合，用意識控制飛行器的試驗取得了成功，并在醫(yī)學方面也取得了較大的進展，匹茲堡大學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；2013年歐洲投入13億歐元研究腦科學，繪制腦活動的全息圖，通過類似人腦的計算機和納米技術等學科的結合，適應高端科學的發(fā)展需要，目前德國已經在意識控制無人機飛行方面取得了突破性的進展。 電子顯微技術是以許多現代先進學科為基礎的前沿科學，其內容復雜，涉及面廣，技術難度大。由于其研究的內容是看不見、摸不著的物質，科技含量很高，使許多人對此不了解，把最簡單的測試方法誤以為是電鏡技術，甚至把電鏡當作一般的光學設備而不知道如何去開發(fā)應用功能，以至嚴重影響了電鏡技術的應用，阻礙了超微結構的深入研究。經幾代電鏡工作者的努力，當今的電子顯微技術已經得到了初步完善，但在電鏡的功能開發(fā)方面還缺乏成熟的經驗。為此，我們必須在現有的電子顯微技術基礎上不斷提高，才能在滿足國民經濟發(fā)展需要的同時，保護好我們的生存環(huán)境。 我校于1981年引進了電鏡，82年開設《電鏡技術》的課程，深受廣大本科生、碩士生和博士生的歡迎，同時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，據不完全統(tǒng)計，我校的教師、科研人員和本室工作者在國內外單獨或協作發(fā)表了應用電鏡技術的學術論文1000多篇，出版《生物電鏡技術》和《實用電鏡技術》專著兩部；編寫教材《林業(yè)電鏡技術》、《掃描電鏡的使用與維護》、《透射電鏡的調試與使用》、《林業(yè)電鏡實驗指導教程》、《電鏡論文選編》五部。并于1988年獲得國家教委先進實驗室獎、1989年獲林業(yè)部科技進步二等獎。1998年獲全國掃描電鏡優(yōu)秀照片二等獎；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；2003年獲江蘇省大型儀器協作共用先進獎等；2006年首次在國內獲得中央與地方共建項目《顯微技術開放實驗室》資助。 多年來，經電鏡室全體工作者的努力(包括出國和調離人員)和校內外有關專家的密切配合，我室在顯微技術和超微結構研究方面都得了比較顯著的成績。在校內外有關專家的配合下，紙漿、天然色素和乳膠的超微結構研究水平已進入了國際先進行列，得到了國內外有關專家的一致好評。 為了滿足深入開展超微結構研究和教學的需要，本書結合科學前沿的發(fā)展動態(tài)，對當今的電鏡技術進行了歸納和總結，介紹了我們在電鏡技術研究中的創(chuàng)新技術、專利技術和標準技術等成果。希望能在同行和有關專家的指導和幫助下，共同將電鏡技術推上一個新的臺階。 本書與其它電鏡書籍的區(qū)別在于側重顯微新技術在資源再生利用和生物環(huán)境保護方面的應用。它既可供從事電鏡工作的專業(yè)人員和有關人員參考，也可滿足于農林、化工、醫(yī)學等高等院校本科生和研究生的學習需要。由于水平有限，此教材難免存在疏漏之處，敬請同行及廣大讀者批評指正。 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)光學透鏡成像原理8 第三節(jié)電子顯微鏡的產生和發(fā)展10 第四節(jié)電子顯微鏡的種類與特點11 第五節(jié)電子顯微技術的應用與拓展13 第二章電鏡的基本概念16 第一節(jié)計量單位16 第二節(jié)分辨率16 第三節(jié)放大倍數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)掃描電鏡的結構和原理35 第三節(jié)掃描電鏡的成像機理37 第四節(jié)環(huán)境掃描電子顯微鏡及其應用39 第五章掃描透射電鏡43 第一節(jié)概述43 第二節(jié)掃描透射電鏡的結構和原理43 第三節(jié)掃描透射電鏡的優(yōu)點43 第四節(jié)掃描透射電鏡的缺點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構46 第三節(jié)掃描隧道顯微鏡的應用優(yōu)勢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用51 第四節(jié)EMEDS在生物材料上的應用54 第八章電鏡的維護、修理和升級改造56 第一節(jié)鏡筒的維護56 第二節(jié)真空系統(tǒng)的維護57 第三節(jié)電子線路及電源檢查58 第四節(jié)電鏡的升級改造技術60 第九章電鏡技術的相關專利與標準技術62 第一節(jié)電鏡技術的相關專利62 第二節(jié)電鏡標準技術64 第十章開展電鏡技術工作的要求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)電鏡實驗室的管理77 第十一章透射電鏡樣品制備技術79 第一節(jié)超薄切片技術79 第二節(jié)負染色技術98 第三節(jié)金屬投影技術102 第四節(jié)復型技術104 第十二章掃描電鏡樣品的制備技術107 第一節(jié)掃描電鏡樣品的標準和類別107 第二節(jié)掃描電鏡生物樣品的制備程序108 第三節(jié)組織導電技術117 第四節(jié)樣品的割斷技術119 第十三章微波輻射快速制樣技術122 第一節(jié)微波輻射快速制樣技術的基本原理122 第二節(jié)微波輻射在生物樣品上的應用122 第十四章生物電鏡樣品的制備新技術125 第一節(jié)木材超薄切片制備技術125 第二節(jié)石化花粉的超薄切片制備技術125 第三節(jié)風化木材的聚乙二醇包埋技術126 第四節(jié)纖維橫斷面掃描電鏡樣品的制備技術126 第五節(jié)木材立方體的制樣技術126 第六節(jié)生物活性纖維素的掃描電鏡樣品制備技術127 第七節(jié)天然色素的掃描電鏡樣品制備技術127 第八節(jié)胸腺細胞電鏡樣品的快速制備技術128 第九節(jié)葉綠素掃描電鏡樣品制備技術128 第十節(jié)紙張橫斷面的掃描電鏡樣品制備技術128 第十一節(jié)細菌侵染植物體的掃描電鏡制樣技術129 第十二節(jié)柳樹葉能譜樣品的制備技術129 第十五章冷凍制樣技術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134 第四節(jié)安全注意事項136 第十六章電鏡細胞化學技術137 第一節(jié)電鏡酶細胞化學技術137 第二節(jié)電鏡酶細胞化學的常規(guī)操作139 第三節(jié)簡介冷凍電鏡細胞化學技術141 第四節(jié)其他生化物質的細胞化學技術141 第十七章電鏡免疫細胞化學技術143 第一節(jié)免疫學的基本原理143 第二節(jié)免疫電鏡技術的基本程序144 第三節(jié)免疫電鏡技術的應用145 第十八章電鏡放射自顯影技術150 第一節(jié)放射自顯影技術的基本原理150 第二節(jié)電鏡放射自顯影技術的樣品制備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156 第十九章電鏡技術在生物大分子研究上的應用158 第一節(jié)電鏡生物大分子技術研究概況158 第二節(jié)蛋白質電鏡技術159 第三節(jié)核酸電鏡技術159 第二十章細胞的超微結構與功能162 第一節(jié)細胞162 第二節(jié)細胞的超微結構163 第三節(jié)細胞內含物167 第二十一章電鏡觀察中的注意事項170 第一節(jié)觀察內容的初步判斷170 第二節(jié)放大倍數的正確使用170 第三節(jié)突出重點，關注全局171 第四節(jié)細胞生長變化和病理變異的形態(tài)區(qū)別171 第五節(jié)人工損傷和假象識別171 第二十二章電鏡膠片攝影技術173 第一節(jié)電鏡的攝影技術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電鏡常用的危險性試劑198 附錄3英漢名詞對照203 附錄4電子顯微圖像214 參考文獻257 |
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