透射电子显微镜的应用探析

1.在生命科学中的应用　广泛应用于生物学、病毒学、病理学、分子生物学、医学免疫学和考古学等研究领域中。

（1）在细胞学领域，由于超薄切片技术的出现和发展，人类利用电子显微镜对细胞进行了更深入的研究，观察到了过去无法看清楚的细胞超微结构。例如，用电子显微镜观察生物膜的三层结构以及细胞内的各种细胞器的形态学结构，如细胞膜、细胞质、细胞核、细胞壁等。

（2）发现和识别病毒。病毒因为粒体微小，光学显微镜无法识别，透射电子显微镜已成为重要的鉴定和检测工具，为病毒的发现、分类和细胞病变机理提供最直观的依据。1939年，Kaushe等人利用透射电子显微镜第一次观察到烟草花叶病毒，从而使人类对病毒这一类更为基本的生命形式开始有了认识，此后的许多病毒如SARS病毒、肿瘤病毒都是用透射电子显微镜发现的。

（3）临床病理诊断。生物体发生疾病都会导致细胞发生形态和功能上的改变，通过对病变区细胞的电子显微镜观察，可以为疾病诊断提供有力的依据，在肾活检、肿瘤、骨质疏松骨折诊治中电子显微镜发挥了重要作用。

（4）微生物学。利用透射电子显微镜可以观察尖角突脐孢菌侵染（稗）草植株过程和寄主细胞的超微结构变化、绿僵菌对小彩蛾幼虫的侵染过程、白虎汤水煎剂MIC和亚MIC浓度作用下鸡毒支原体形态和超微结构的变化等。

（5）免疫学。电子显微镜技术与免疫学技术相结合产生了免疫电子显微镜技术，在超微结构和分子水平上研究各种组织细胞的形态和功能，它可以对细胞表面及细胞内部的抗原进行定位，了解抗体合成过程中免疫球蛋白的分布情况、抗原—抗体复合物的结构细节以及免疫损伤引起的细胞病理变化等。(www.xing528.com)

（6）细胞化学。研究细胞内各种成分在超微细结构水平上的分布情况以及这些成分在细胞活动过程中的动态变化，以阐明细胞的化学和生化功能。其中，最主要的是蛋白质，尤其是酶的细胞内定位，其次是核酸、脂肪、碳水化合物及无机离子的定位。该技术促进了形态学与生物化学的结合，使生命科学的研究进入新水平。

2.在材料科学中的应用　材料科学研究的对象是制造设备和产品（如金属、半导体、塑料以及工艺技术等），研究如何制造出更小、品质更好的晶体管，以使计算机的功能更为强大；研究聚合物的电子特性以生产更便宜的手机显示屏；或者分析如何使肌体组织与医用植入物更好地结合；鉴定各种纳米催化剂的材料，介孔分子筛骨架的晶化，介孔和微孔的复合材料，用介孔分子筛做模板合成的各种无机纳米结构材料等。

（1）纳米材料的分析鉴定。利用透射电子显微镜、X-射线粉末衍射可以对纳米材料的组成、大小、形貌进行表征；利用弱束暗场成像结合高分辨点阵成像，可以观察到纳米金属中的缺陷、空位与错层。利用现代高分辨电子显微镜和高空间分辨分析电子显微镜，可以将材料的显微结构研究从纳米、原子尺度深入到电子层次。

利用原位透射电子显微镜技术，可以定量测量单一碳纳米管的力学性能、场致发射性能、力学性能、电性能，还可将其与微观结构一一对应，是一种了解结构与性能之间关系的理想技术。这种技术提供了一种探索纳米尺度材料的结构与性能的新途径。

（2）半导体材料。利用透射电子显微镜可以研究半导体量子点结构、形状、尺寸、成分及其生长机制，量子点结构的研究有助于人们认识量子点生长的内在机制，找到生长量子点的最佳工艺参数。透射电子显微镜能量过滤成像法可以同时提供形貌和成分分布的信息，对界面结构的研究非常有用。利用高分辨电子显微镜和电子全息方法可以揭示磁隧道结底、顶电极的生长形态和氧化层势垒质量的关系。