如何透射电镜图：初学者指南

深入理解透射电镜成像原理及实践应用：从基础理解到图像解读的全方位

一、理解成像基础

透射电镜成像技术以其独特的电子束穿透超薄样品的方式展现物质内部结构。当高能电子束穿透样品时，遇到致密区域散射强，图像呈现较暗；遇到疏松区域散射弱，图像则较亮。这种电子散射差异形成的图像为我们提供了观察物质微观结构的机会。电子波长极短，约为0.002nm，使得透射电镜的分辨率达到惊人的原子级别，远超光学显微镜的0.2μm限制。

二、操作与样品制备的关键步骤

在进行透射电镜观察之前，样品的制备是至关重要的。固体样品的厚度必须小于100nm，以确保电子束能够穿透。样品还需满足稳定性要求，如耐高真空、无挥发物，对于磁性样品，还需预先进行去磁处理。对于纳米粉末样品，需要特殊的制样技巧，如制备支持膜，并避免将样品放置在铜网边缘区域，以防止样品漂移。生物样品则需要进行固定、脱水、超薄切片等处理。

三、图像解读的核心技巧

解读透射电镜图像并非简单的直观观察，而是需要关注图像角落的标尺以及正确的成像模式区分。例如，明场像主要用于观察整体形貌和厚度差异，而暗场像则通过特定衍射束成像，突显晶体取向特征。对于衍射花样的分析也是解读图像的重要部分。通过识别不同类型的衍射花样，如单晶样品的斑点规则排列、多晶样品的同心圆环以及非晶材料的弥散环等，我们可以获取关于样品结构的宝贵信息。通过斑点间距计算晶面间距也是一项重要的技能。

四、典型结构的识别要点

透射电镜在观察细胞/生物样品以及材料样品时具有显著的优势。例如，在细胞/生物样品中，我们可以观察到线粒体的双层膜结构以及脂滴的空泡状区域等。而在材料样品中，我们可以清晰地看到纳米颗粒的实际间距以及晶体缺陷的位错、晶界等特征。这些观察为我们深入了解物质的结构和性质提供了重要的线索。

五、避免常见错误与误判

在进行透射电镜图像解读时，我们需要警惕一些常见的错误和误判。例如，忽略标尺可能导致特征尺寸的误判；成像模式的混淆可能使我们误将暗场像中的对比度异常视为样品缺陷；而聚焦失误则可能影响我们对图像的定位和解读。我们需要系统性地掌握成像原理，规范操作流程，并结合标尺和成像模式进行综合分析，以提高解读透射电镜图像的准确性。建议初学者从明场像入手，逐步过渡到衍射分析。