Принципы работы и оптика
Основное отличие электронного микроскопа от светового — использование потока электронов в качестве источника излучения. Длина волны электронов существенно короче длины волны видимого света. Короткая волна легко огибает мельчайшие препятствия, что обеспечивает высочайшую разрешающую способность прибора.
Вместо стеклянных линз применяются электромагнитные катушки, фокусирующие электронный пучок. Внутри колонны аппарата обязательно поддерживается высокий вакуум — это необходимо, чтобы электроны не теряли энергию при столкновении с молекулами газов.
Классификация электронных микроскопов
В зависимости от того, как электронный пучок взаимодействует с препаратом, выделяют два основных типа аппаратов:
- Трансмиссионные (просвечивающие) микроскопы (ТЭМ): Пучок электронов пронизывает объект насквозь. На выходе получается двумерное (плоскостное) изображение внутренней структуры клетки.
- Сканирующие (растровые) микроскопы: На поверхность изучаемого объекта наносят тонкое металлическое напыление. Электронный луч последовательно сканирует эту поверхность, выбивая из металла вторичные электроны (бета-лучи). Регистрация этих лучей дает объемное (трехмерное) изображение рельефа.
Оптическая схема трансмиссионного микроскопа (ТЭМ)
В ТЭМ электроны испускаются катодом и разгоняются благодаря разности потенциалов с анодом. Пройдя через отверстие в аноде, поток попадает в вакуумную систему электромагнитных линз:
- Конденсор направляет и фокусирует пучок на образце.
- Объектив собирает лучи, прошедшие сквозь ткань, давая первичное увеличение.
- Проекционная линза (выполняющая роль окуляра) формирует окончательную картинку.
Изображение визуализируется на люминесцентном экране, который начинает светиться там, куда попадают электроны.
Подготовка препарата для ТЭМ
Процесс пробоподготовки имеет ряд строгих требований. Берутся очень мелкие кусочки ткани (около 1 мм³). Фиксация проходит в два этапа:
- Сначала глутаральдегидом (для фиксации белков).
- Затем четырехокисью осмия (для фиксации фосфолипидов мембран и придания им начальной электронной плотности).
После обезвоживания материал заливают не в парафин, а в эпоксидные смолы. Блоки полимеризуются в термостате.
Резка осуществляется на ультратомах. Полученные срезы толщиной 30–50 нм помещают на специальные металлические сеточки.
Контрастирование (окрашивание)
В электронной микроскопии термин «окрашивание» не используется — говорят о контрастировании. Для этого применяют соли тяжелых металлов (вольфрама, свинца, урана).
Тяжелые металлы оседают на клеточных структурах (в основном на фосфолипидах мембран) и поглощают электроны. Те участки препарата, где скопилось много солей, задерживают электронный луч и выглядят на люминесцентном экране темными.
Вопросы с занятий и экзамена
Почему в электронном микроскопе нужен вакуум?
Высокий вакуум необходим, чтобы поток электронов не рассеивался и не терял энергию при столкновении с молекулами воздуха внутри тубуса.
В чем отличие трансмиссионного микроскопа от сканирующего?
Трансмиссионный (ТЭМ) пропускает электроны сквозь тонкий срез, давая плоское изображение внутренностей клетки. Сканирующий «ощупывает» поверхность объекта, покрытую металлом, создавая трехмерную картину рельефа.
Что используется вместо предметных стекол при электронной микроскопии?
Вместо предметных стекол применяются специальные металлические сетки, которые удерживают ультратонкие срезы.
Зачем при подготовке образцов нужен осмий?
Четырехокись осмия применяется для двойной фиксации: она стабилизирует фосфолипиды мембран и одновременно контрастирует структуры, придавая им электронную плотность.
Что ещё разобрать по теме
- Механизмы формирования изображения в сканирующем электронном микроскопе
- Сравнение этапов проводки для световой и электронной микроскопии
- Принцип работы ультратома
- Особенности применения глутаральдегида и эпоксидных смол
Разберите тему целиком в курсе «Гистология»
Здесь — выжимка. В курсе — всё, что спрашивают на занятии и экзамене.
- Полная методичка по теме «Электронная микроскопия» и ещё 3 438 страниц предмета
- Задания и тесты после каждой темы — как на коллоквиуме
- AI-тьютор ответит на вопрос по теме в любое время
- 137 видеоуроков по предмету
Другие темы раздела «Техника гистологического исследования»
Бесплатные видеоуроки: гистологияКороткие уроки с конспектами — без регистрации.
Материал подготовлен преподавателями Школы Сеченова по учебной программе медицинских вузов. Носит образовательный характер.