生物电子显微术教程

生物电子显微术教程 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

出版者:北京师范大学出版社
作者:陈力
出品人:
页数:198
译者:
出版时间:1998-6
价格:16.0
装帧:平装
isbn号码:9787303044368
丛书系列:
图书标签:
  • 生物电子显微镜
  • 电子显微镜
  • 生物学
  • 显微技术
  • 细胞生物学
  • 组织学
  • 生物医学
  • 科研
  • 教学
  • 实验指导
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具体描述

本书主要介绍了电子显微镜生物样品制备技术的基本原理和操作方法,包括:超薄切片、扫描电镜、电镜细胞化学、免疫电镜、超高压电镜、生物大分子、电镜放射自显影X-射线微区分析的电镜样品的制备,以及电镜观察的原则和图版的制作与分析等。此外,还介绍了电子显微镜的基本知识,包括:透射电镜、扫描电镜、扫描透射电镜、超高压电镜的基本构造、工作原理和应用范围等。为扩展知识面,还介绍了几种其它显微术,包括扫描隧道显微镜、原子力显微镜、激光扫描共焦显微镜和扫描--声显微镜。本书主要作为生物、医学、农、林等专业的本科生和研究生等的电镜技术课的教学参考书;同时也是自学电镜技术者的入门读物;还可供从事有关研究的专业人员参考。

《光影的探秘:物质世界的多维观察》 在这个瞬息万变的时代,我们对物质世界的理解正以前所未有的速度深化。从宏观宇宙的浩瀚星辰到微观粒子的奇诡舞蹈,人类的求知欲从未停止。而要真正揭示这些奥秘,我们便不得不借助那些能够穿透肉眼极限的“眼睛”——各类先进的成像技术。本书,《光影的探秘:物质世界的多维观察》,将带领读者踏上一场引人入胜的视觉之旅,深入探索那些隐藏在日常视野之外的精妙结构与动态过程。 本书并非一本单纯的技术手册,而是一次关于“看”的艺术与科学的深度对话。我们聚焦于那些利用光、电子或其他能量载体,将我们带入微观世界的成像原理与应用。从最基础的光学显微镜,到挑战物理极限的电子显微镜,再到那些能够揭示物质内部化学成分和结构的空间分辨率极高的成像技术,我们将层层剥开其背后的科学原理,理解它们如何工作,又为何如此强大。 第一部分:可见光的奥秘与微观世界的初探 旅程伊始,我们将从我们最熟悉的“光”——可见光——聊起。你是否曾好奇,为什么有些东西能在光线下呈现出斑斓的色彩,而有些则显得灰暗?这背后是光与物质相互作用的复杂游戏。我们将深入浅出地讲解光的波动性和粒子性,以及它们如何被显微镜的光学系统所捕捉和放大。 光学显微镜的演进与分类: 从伽利略的早期设计,到阿贝的衍射极限理论,再到共聚焦显微镜如何突破景深限制,实现三维成像,我们将回顾光学显微镜的发展历程。你将了解到各种类型的光学显微镜,如明场显微镜、暗场显微镜、相差显微镜、微分干涉显微镜(DIC)以及荧光显微镜。每一种显微镜都如同一个独特的“观察窗口”,为我们揭示不同于以往的物质景象。例如,荧光显微镜如何通过标记特定分子,使生命过程在黑暗中闪耀,如同星辰般描绘细胞的生命轨迹。 样品制备的基础: 即使拥有最先进的显微镜,若没有恰当的样品制备,一切都将是徒劳。我们将探讨不同类型样品(如生物组织、细胞、微生物、材料等)的固定、染色、切片以及封固等基本技术。理解这些步骤为何重要,如何影响最终的成像质量,是成功观察的第一步。例如,为何需要对生物样品进行固定?固定剂如何阻止细胞死亡过程中的自毁?染色剂又如何赋予透明的细胞结构以可见的色彩,以便区分不同的细胞器? 图像的获取与处理: 显微镜捕捉到的不仅仅是图像,更是蕴含丰富信息的数据。我们将介绍如何使用数码相机和图像采集系统获取高质量的显微图像,以及基础的图像处理技术,如对比度增强、锐化、降噪等,如何帮助我们更清晰地“看见”隐藏在噪声之下的细节。 第二部分:电子的疆界:超越衍射极限的视野 当光学显微镜的极限不再能满足我们对更精细结构的探索时,我们便将目光投向了“电子”。电子的波长远小于可见光,这使得电子显微镜能够突破光学衍射的限制,触及原子和分子级别的分辨率。这一部分将是本书的重头戏,我们将深入探讨电子在微观世界中扮演的关键角色。 电子的本质与电子显微镜的原理: 德布罗意波的发现是电子显微镜诞生的理论基石。我们将讲解电子的波动性,以及如何通过电磁透镜来聚焦和控制电子束。不同于光学显微镜的光学透镜,电子显微镜使用电磁场来弯曲和聚焦电子,如同精密的“电子轨道操纵师”。 透射电子显微镜 (TEM) 的深度解析: TEM 是探索物体内部结构的强大工具。我们将详细阐述其工作原理,包括电子枪、聚光镜、样品台、物镜、中间镜、投影镜以及探测器等关键组成部分。你将了解到如何通过调整电子束的能量和照射角度,来获得不同层次的样品信息。 高分辨率 TEM (HRTEM): 甚至能够直接观察到晶格结构,如同在原子尺度上“丈量”物质。我们将探讨其成像原理,以及如何利用其强大的分辨率来研究晶体缺陷、原子排列和界面结构,这对于材料科学和纳米技术的发展至关重要。 电子衍射: 通过分析电子束穿过样品时产生的衍射花样,我们可以确定物质的晶体结构、取向和晶格参数。这是一种无损的结构分析方法,能为我们提供关于物质“骨架”的精确信息。 能量色散 X 射线谱 (EDS) / 波长色散 X 射线谱 (WDS): TEM 还可以集成 X 射线探测器,当高能电子束轰击样品时,会激发样品中的原子发出特征 X 射线。通过分析这些 X 射线的能量或波长,我们可以确定样品中的元素组成,实现“看得见的结构”与“看得见的成分”的结合。 扫描电子显微镜 (SEM) 的探索之旅: SEM 以其卓越的表面形貌观察能力而闻名。我们将深入剖析其工作流程,包括电子枪、扫描线圈、探测器(如二次电子探测器、背散射电子探测器)等。 二次电子成像 (SE): 展现样品表面的精细纹理和起伏,如同为物体绘制一幅三维的“素描”。 背散射电子成像 (BSE): 能够反映样品不同区域的原子序数差异,原子序数高的区域会产生更强的背散射信号,呈现出更亮的图像。这对于区分不同元素组成的区域或观察涂层的厚度分布非常有帮助。 SEM 的其他功能: 除了形貌观察,SEM 也可以配备 EDS/WDS 等附件,实现表面化学成分的分析。我们还将讨论扫描透射电子显微镜 (STEM),它结合了 SEM 的扫描特性和 TEM 的透射成像能力,能够实现高分辨率的形貌和成分分析。 第三部分:光谱的语言:物质成分与化学信息的洞察 除了对物质形态的观察,我们还需要了解它们的“身份”——即它们的化学组成。本部分将聚焦于那些能够将光与物质的化学性质联系起来的成像技术。 共聚焦显微镜的深度重构: 再次回到光学显微镜的范畴,我们将详细讲解共聚焦显微镜如何利用针孔和扫描技术,消除焦外光线干扰,实现层层扫描,最终在计算机中重构出清晰的三维图像。这对于研究细胞内部结构、组织分布以及荧光标记物的空间定位至关重要。 拉曼光谱显微镜: 光与物质分子振动之间的精妙互动,为我们提供了独特的化学指纹。我们将介绍拉曼散射的原理,以及如何将拉曼光谱与显微镜结合,实现对样品微小区域的化学成分分析。这对于识别未知物质、研究药物分布、监测化学反应等具有重要意义。 红外光谱显微镜: 不同分子结构对红外光的吸收能力不同,这为我们提供了另一种化学“语言”。我们将讲解红外光谱显微镜如何通过扫描不同波长的红外光,并记录样品的吸收情况,来绘制出物质的化学成分分布图。这在材料分析、医学诊断和食品安全等领域有着广泛的应用。 第四部分:聚焦前沿:新兴成像技术与未来展望 科学的进步永无止境,成像技术也在不断突破极限。在本书的最后,我们将展望那些正在兴起或已经崭露头角的成像技术,它们将为我们打开更广阔的微观世界。 原子力显微镜 (AFM) 的接触与测量: AFM 是一种扫描探针显微镜,它不依赖于光或电子,而是通过一个极细的探针与样品表面原子间的作用力来成像。我们将讲解 AFM 的基本原理,包括接触模式、轻敲模式等,以及它如何能够测量样品表面的三维形貌、硬度、摩擦力等力学性质,甚至能够操纵单个原子。 X 射线成像技术的突破: 从传统的 X 射线成像到同步辐射光源驱动的高级 X 射线显微成像技术,我们将探讨 X 射线如何能够穿透较厚的样品,揭示其内部结构。例如,相衬 X 射线成像技术能够以前所未有的清晰度观察软组织。 超分辨成像技术的革新: 随着 STED、PALM、STORM 等超分辨荧光显微技术的发展,我们已经能够突破光学衍射极限,看到几十纳米甚至更小的结构。我们将简要介绍这些技术的原理,以及它们如何为生命科学研究带来革命性的变化。 多模态成像的融合: 在实际应用中,单一的成像技术往往难以全面揭示物质的奥秘。我们将探讨如何将不同的成像技术(如光学显微镜与电子显微镜、光谱技术与形貌成像技术)进行融合,形成多模态成像,从而获得更全面、更深入的信息。 结语 《光影的探秘:物质世界的多维观察》旨在为读者提供一个系统而深入的视角,理解我们是如何通过各种先进的成像技术来“看见”那些肉眼无法企及的微观世界。无论是对于科学研究者,还是对于对自然充满好奇的爱好者,本书都将是一次宝贵的学习体验。它将激发你对物质世界更深层次的探索欲望,让你在未来的学习和工作中,能够更加自如地运用这些强大的“眼睛”,去发现、去理解、去创新。让我们一起,用光影的语言,解读物质世界的无尽精彩。

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这本书的排版和图文结合的方式,非常适合需要快速回顾和查阅特定细节的资深研究人员。我手头已经有好几本关于电镜的经典教材,但很多时候查找一个特定的知识点,比如“球差对成像极限的具体影响系数”,需要翻阅厚厚的章节。而这本《生物电子显微术教程》的特点在于其清晰的结构化设计。每一小节的开头都有一个清晰的“知识点提炼”或“关键概念”,并且在涉及到复杂公式时,它总能在旁边配上一个简化的示意图来解释变量的物理意义,这避免了阅读时陷入纯粹的数学推导而忘记了现象本身。我发现,每当我在撰写项目报告或准备讲座时,需要快速引用一些关键参数的设定范围或者特定成像模式的适用性时,这本书都能在极短的时间内帮我定位到最相关的图表和描述。它不是一本用来从头读到尾的书,更像是一本高效率的“速查手册”,它保留了足够的深度,但大大优化了信息的获取路径,让资深人士也能从中找到提升工作效率的捷径。

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我是一名研究生,正在进行基于透射电镜(TEM)的蛋白质三维重构研究。说实话,在接触这本书之前,我一直在为如何将微小的冷冻电镜数据转化为具有生物学意义的三维模型而苦恼。市面上的文献很多都只展示了最终的结果,但中间的数据处理流程却语焉不详,让人抓耳挠腮。这本书在“高分辨透射电镜成像与数据采集”这一块的内容,简直是为我打开了一扇新的大门。它对像差校正器的原理、相衬和振幅对比度的数学描述虽然有,但并没有过度纠缠,而是迅速将重点转移到了如何通过优化照明和物镜光阑,来最大化获得高质量的低分辨率投影图。更让我惊喜的是,书中专门辟了一个章节详细介绍了目前主流的几个三维重构软件(比如Relion或EMAN2的部分基础操作思路),虽然不是详尽的软件使用手册,但它解释了“为什么”要进行CTF(像差补偿)估计和“为什么要”进行迭代重排,这种对核心算法思想的阐述,远比照着教程点按钮有用得多。现在我再去看原始的电镜图,能够更清晰地识别出像差带来的缺陷,也知道该如何调整参数去尽量弥补,这对提高我后续三维模型的质量至关重要,极大地加速了我的研究进程。

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从一个生物学背景浓厚的学生角度来看,这本书成功地弥合了生物学与精密物理技术之间的鸿沟。过去我学习生物学时,对细胞器和蛋白质复合物的观察往往停留在“看到”的层面,对于图像背后的技术限制知之甚少。这本书的独特视角在于,它始终将技术操作与“我们想看什么”紧密挂钩。例如,在介绍冷冻电镜(Cryo-EM)的数据采集时,它会详细解释为什么需要快速升降温来避免冰晶的形成,以及冰晶如何具体地“污染”我们的傅里叶变换,使得我们无法解析高分辨率信息。这种将技术挑战直接与生物学目标挂钩的叙事方式,让我这个非物理专业的人也能清晰地理解每一次参数调整背后的科学逻辑。它让我意识到,我们所见的每一个精美的电镜图像,都不是凭空出现的,而是无数次精密的物理和化学控制的结果。这种技术素养的培养,远比死记硬背某个参数更有价值,它让我从一个单纯的“观察者”转变为一个有能力设计实验、预判技术难点的“研究者”。

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作为一名负责大型分析仪器室的工程师,我需要对各种类型的显微镜——从基础的明场到复杂的聚焦离子束(FIB)切割配合SEM——都有一个全面的了解,以便为不同用户提供技术支持和故障排除。这本书的广度和深度令我印象深刻。它不像某些专注于单一技术的书籍,而是像一个全面的“工具箱”。我特别欣赏它在“样品制备”部分对于不同材料特性的区分讨论。比如,对于软组织样本,它详述了化学固定与冷冻替代法的优劣,给出了具体的渗透时间和浓度参考;而对于半导体材料或薄膜,它则侧重于导电胶的选择和倾斜台的使用技巧。尤其是在涉及到元素分析(EDS/EELS)的部分,它不仅讲解了基本原理,还提供了大量的案例分析,展示了如何通过峰位偏移来判断化合物的价态,或者如何通过X射线谱图来评估薄膜的厚度。这使得我对如何对客户提出的各种“非标准”样品进行处理和分析,有了更强的底气和更规范的流程可循,极大地提升了我们实验室的服务质量和效率。

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这本《生物电子显微术教程》简直是为我这种初入电镜领域的“小白”量身定做的。我前段时间刚接手实验室一台扫描电镜(SEM),面对那堆复杂的参数和操作界面,真是两眼一抹黑。市面上很多教程要么太理论化,充斥着晦涩的物理公式,看得我头大;要么就是操作手册的简单罗列,缺乏系统性的步骤引导。这本书的厉害之处在于,它完全是以一个“手把手带你入门”的姿态展开的。从样品制备的基础——从样品固定到关键的冷冻干燥技术,每一步都配有详尽的图示和注意事项,我发现即便是我们组里资深的同事,在某些疑难样品的处理上也会参照书中的“疑难解答”部分。特别是关于图像采集那一章,它没有简单地说“把电压调到XXkV”,而是深入解释了不同加速电压对成像对比度和分辨率的影响机理,这让我明白了为什么有时候提高电压反而看不清我想观察的结构。读完前几章,我对SEM的工作原理和基础操作已经有了非常扎实的认识,不再是那个只会按开关键的“小白”了,现在我对如何优化图像质量有了自己的思考和判断。这种将理论深度与实际操作紧密结合的编排方式,极大地提升了我的学习效率和动手能力,确实是实验桌上不可或缺的参考书。

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