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生物樣本透射電鏡成像中的“偽影”識別與避免
來源： 時間：2025-02-28 09:29:41 瀏覽：1117次

生物樣本透射電鏡成像中的“偽影”識別與避免

 

透射電子顯微鏡（Transmission Electron Microscope，簡稱TEM）是生物學研究中不可或缺的工具，它能夠在納米尺度上揭示生物樣本的超微結構。然而，在TEM成像過程中，偽影（Artifacts）的出現(xiàn)往往會影響圖像的準確性和可靠性。偽影是指圖像中由于樣品制備、成像過程或設備問題等因素所產生的虛假或不真實的結構，這些結構與實際的樣品結構無關。因此，識別并避免偽影對于確保TEM成像的準確性至關重要。

一、偽影的常見類型及成因

在生物樣本透射電鏡成像中，偽影的類型多樣，成因也各不相同。以下是一些常見的偽影類型及其成因：

充電效應（Charging Artifacts）

成因：非導電樣品在電子束照射下會積累電荷，因為這些材料無法有效導電使電荷散去。積累的電荷會引起電子束偏轉，導致圖像中的亮斑、條紋或整體失真。

識別：圖像中出現(xiàn)不規(guī)則的明暗區(qū)域、條紋或圖像漂移，特別是在非導電樣品或薄膜樣品上。

樣品污染（Contamination Artifacts）

成因：樣品在制備或成像過程中受到環(huán)境污染，如油污、灰塵、水分等。這些污染物會在圖像中形成不屬于樣品的雜質、顆粒或污漬。

識別：圖像中出現(xiàn)不屬于樣品的雜質、顆粒或污漬，通常由于樣品制備不當或在真空環(huán)境中分解的有機物沉積引起。

散射效應（Scattering Artifacts）

成因：電子束在樣品邊緣或內部結構處發(fā)生散射，導致邊緣部分的信號增強或內部結構模糊。

識別：圖像中的線條或細節(jié)出現(xiàn)模糊或拉伸，特別是樣品邊緣部分可能顯得更亮。

樣品制備偽影

成因：樣品在切割、包埋、切片等制備過程中受到機械應力或化學處理不當，導致結構變形或損傷。

識別：在樣品斷裂面或剖面圖像中出現(xiàn)不規(guī)則的紋理或缺口。

聚焦不良偽影

成因：透射電鏡的透鏡系統(tǒng)對準不當、污染或電子束聚焦不良。

識別：圖像中的畸變、放大不均勻或像差。

條紋偽影（Striations or Moiré Patterns）

成因：樣品晶格結構、檢測器干擾或電子束衍射引起。

識別：圖像中出現(xiàn)規(guī)則的條紋或波紋。

電子束損傷偽影

成因：高能電子束長時間照射樣品，導致樣品表面損傷或結構變化。

識別：樣品表面出現(xiàn)坑洞、裂紋或結構變形。

真空系統(tǒng)污染偽影

成因：真空系統(tǒng)內的殘留氣體、污染物或油蒸氣與樣品發(fā)生作用。

識別：圖像中出現(xiàn)條紋、霧狀層或不均勻亮度。

二、識別方法

識別偽影是避免其對圖像分析造成干擾的第一步。以下是一些常用的偽影識別方法：

對比法：將同一樣品的多個圖像進行對比，觀察是否存在不一致的結構或特征。

歷史記錄法：回顧樣品的制備和成像過程，分析可能引入偽影的步驟。

專業(yè)知識法：利用生物學和材料學的專業(yè)知識，判斷圖像中的結構是否符合樣品的實際特征。

圖像處理軟件輔助識別：使用圖像處理軟件對圖像進行濾波、增強等處理，輔助識別偽影。

三、避免方法

為了避免偽影對生物樣本透射電鏡成像的影響，需要從樣品制備、成像過程和設備維護等多個方面入手。以下是一些有效的避免方法：

優(yōu)化樣品制備過程

清潔樣品：在樣品制備過程中，確保所有工具和試劑的清潔，避免引入污染物。

選擇合適的固定劑和包埋劑：根據(jù)樣品的性質選擇合適的固定劑和包埋劑，以減少結構損傷和化學處理不當引起的偽影。

精細切片：使用高質量的切片刀和適當?shù)那衅夹g，確保切片的平整和均勻，減少散射效應和樣品制備偽影。

改善成像條件

調整電子束參數(shù)：根據(jù)樣品的導電性和厚度，調整電子束的加速電壓、束流強度和光斑尺寸，以減少充電效應和電子束損傷偽影。

優(yōu)化聚焦和消像差技術：定期校準透鏡系統(tǒng)，確保電子束的準確聚焦和消像差，減少聚焦不良偽影。

選擇合適的掃描速度：適當調整掃描速度，以減少圖像中的動態(tài)偽影和掃描噪聲。

使用先進的成像技術

冷凍透射電鏡（Cryo-TEM）：對于對電子束敏感的生物樣品，使用冷凍透射電鏡技術可以減少電子束損傷偽影，同時保持樣品的原始結構。

能量過濾透射電鏡（Energy-Filtered TEM）：通過能量過濾技術，可以去除圖像中的背景噪聲和散射電子，提高圖像的清晰度和對比度。

定期維護設備

清潔真空系統(tǒng)：定期清潔真空腔體和泵油系統(tǒng)，避免真空系統(tǒng)污染偽影。

校準探測器：定期校準探測器，確保其增益和偏置電壓設置正確，減少檢測器干擾引起的偽影。

檢查電源和接地系統(tǒng)：確保電源穩(wěn)定且接地良好，以減少電磁干擾引起的偽影。

謹慎處理圖像

避免過度處理：在圖像后處理過程中，避免過度銳化、去噪或增強對比度，以免引入不真實的邊緣或結構偽影。

使用適當?shù)臑V波方法：在圖像后處理中使用合適的濾波方法（如高斯濾波）去除噪聲，同時避免引入偽影。

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全部 3小時前 四川
文字是人類用符號記錄表達信息以傳之久遠的方式和工具。現(xiàn)代文字大多是記錄語言的工具。人類往往先有口頭的語言后產生書面文字，很多小語種，有語言但沒有文字。文字的不同體現(xiàn)了國家和民族的書面表達的方式和思維不同。文字使人類進入有歷史記錄的文明社會。
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