電子顯微鏡看到的圖像是怎麼樣的？

11-16

做生物時看到一道題，說電鏡下看到細胞中綠色物體，然後推出來是葉綠體，電鏡下真的能看到真實的顏色嗎？

我畢業之前在北京電子顯微鏡中心，電子顯微鏡常用的有兩種：掃描電鏡（SEM），透射電鏡（TEM）。另外還有掃描隧道顯微鏡，原子力顯微鏡。

為什麼用電子顯微鏡，電子顯微鏡不是像電子計算機的那種電氣化，而是用電子打在樣品上，用電子束成像。這主要是因為電子的波長小，光的波長在400到700納米量級，而電子的波長公式是 lambda=h/(mv)，一般用的電壓是80kV 到 300kV，電子的波長就是在0.01納米左右，和原子的大小接近。更短波長的好處，是可以觀測到更小尺寸的東西，否則會因為波的衍射和干涉無法分辨。

通常看到的生物樣品，和高倍昆蟲圖片，是用掃描電鏡拍到的，實際上這是電子顯微鏡中放大倍數最低的，純科普的。這些其實還可以用光學顯微鏡看。我們說的「顏色」是可見光的顏色，對於電子來說，它不是光，因此沒有顏色一說。所以樓主說的用電子顯微鏡看葉綠體，你說是什麼顏色呢？

（掃描電子顯微鏡：

（掃描電子顯微鏡：http://sw.zxxk.com/Article/1201/164430.shtml）

（光學顯微鏡:

（光學顯微鏡: http://tech.ifeng.com/photo/animal/detail_2012_10/19/18383908_0.shtml#p=2）

掃描電子顯微鏡目前最廣泛的用途是看電子元件，像CPU現在都是25納米製程，這些的檢查都是用高解析度的掃描電鏡。還有一些生物樣品，比如骨頭斷面組織之類也會用到掃描電鏡。還有納米線的形貌像（外觀）。

（蘋果A6處理器的掃描電鏡截面圖）

（蘋果A6處理器的掃描電鏡截面圖）http://www.chipworks.com/blog/recentteardowns/2012/09/21/apple-iphone-5-the-a6-application-processor/

透射電鏡顧名思義，就是電子要透過樣品，在後面成像。所以可以想見樣品要非常薄，減薄到幾個納米，在邊緣更薄，否則就是一片漆黑了。但是其實電子束在200kV下面還是很有穿透性的，是可以穿透金屬和各種材料的，所以他的終極意義就是看到「原子」。加引號，是因為我們不能真正看到原子，只能看到「原子柱」。而且有時候內部結構複雜，看到的圖像也是多種因素造成的結果，但總的來說是最接近看到原子的成像了。

(Intel Ivy Bridge Xeon 處理器中的半導體結構，TEM成像 )

(Intel Ivy Bridge Xeon 處理器中的半導體結構，TEM成像 )
http://chipworksrealchips.blogspot.jp/2012/04/intels-22-nm-trigate-transistors.html

被帥鍋邀請過來，也不知道哪天邀請的，今天才看到

圖為掃描電鏡，日立S-3400

圖為掃描電鏡，日立S-3400
電鏡分掃描電鏡SEM和透射電鏡TEM，掃描電鏡又有鎢燈絲、鈦絲等多種，主要從掃描倍率和景深的區別。透射電鏡有高解析度、低解析度之分。
電鏡工作原理是測不準原理、薛定諤方程、波粒二象性等，理論部分太麻煩，用幾張圖解釋一下。

圖為光學顯微鏡和電子顯微鏡工作原理的示意圖

圖為掃描電鏡工作原理圖

圖為掃描電鏡工作過程中光路示意圖

圖為老鼠支氣管樣品圖

我就是以玩電鏡糊口的。電鏡的的信號源是電子，光線顏色的信號源是電磁波，完全兩碼事。說從電鏡里看出來了顏色，相當於說用耳朵聞出了氣味。所有帶顏色的電鏡圖片，都是後期根據圖像灰度上的色，和當初給黑白照片上假顏色一個道理。

電子顯微鏡受限於原理，在觀察前要要一個繁瑣的工序處理樣本。其中最後一步是塗導電層，比如黃金！白金！鈀、鎢、石墨什麼的也可以……但效果還是黃金比較好就一般用黃金的比較多…………所以很奢侈的啊，不然昆蟲愛好者什麼的天天拍蟲子了（自重

你覺得都這樣了還能看出原始顏色么www

一般看到的是這樣的

一些科普頻道啊特殊的藝術頻道之類的（http://www.360doc.com/content/12/0801/23/2799607_227749591.shtml）有時候會放出有顏色的電子顯微鏡圖，但那些是後來加上去的顏色……讓大家覺得，科學真神奇！真美麗！小朋友們快來搞科研吧！幻想破滅了吧！oops還有就是為了區分哪些是什麼東西所以要人工上色下方便區分

電子顯微鏡的原理是利用高能電子束打到樣品表面，使表層（大概是微米量級）的原子激發，然後釋放出帶有各種原子信號的背散射電子、二次電子、俄歇電子、特徵X射線等。通過接收器接收電子處理這些信號得到圖像，所以是不能表示出物體顏色的。

樓上各位說的已經很全面了。貼幾張我們實驗室做的光子晶體的SEM圖。需要強調的是，這些結構都是自然形成的，不是人為排列的。
普通金相顯微鏡

這是一個光子晶體微球的電鏡圖片，從a到d依次放大，點開原圖可以在右下角看到放大倍數。

更多歡迎訪問：

更多歡迎訪問：http://bimd.seu.edu.cn

出題人科學素養不夠.
電子顯微鏡,顧名思義,是用電子束代替可見光的,用電磁透鏡代替光學透鏡.不管是投射式,隧道式還是掃描式都看不到顏色,但是會有黑白深淺的區別-------這和本身顏色也沒關係,導電性好的組織對電子吸收多所以顏色深,反之顏色淺.

你們不要亂說，出題人可能是真的看了電鏡的，只不過只是看了熒光屏，沒看監視器。熒光屏上可不就一綠光嘛

時隔一年多突然有人點了個贊，回過頭來看看這個答案發現還是有些不對的地方。雖然沒人看，但還是改一下。
學材料的，略接觸過電鏡，來回答一下。

電鏡的原理就是用高能電子束打到材料上，發生一連串的反應，釋放出特徵X射線，俄歇電子，二次電子等一大堆東西，還有透射電子和散射電子，這兩個是來源於入射電子束的。通過特定儀器收集並分析這些信號就可以理解材料的結構和形貌。

比較常用且廣為人知的就透射電鏡TEM和掃描電鏡SEM。TEM就是分析透射電子，SEM主要是散射電子。

先說說比較簡單的SEM。這個制樣很方便，打磨拋光就好了，還能直接丟進去看斷開或者表面形貌之類的（只針對金屬材料而言，生物樣品應該要導電處理）當然這個放大倍數不如TEM。生物學用的應該也是這個，但是因為電子束能量很高，會使樣品溫度急劇升高，而生物樣品不耐高溫，聽說是要看十幾秒拿出來晾涼了再放進去繼續（我們電鏡老師說的，求生物大神指正）這毫無疑問是不可能看到顏色的！顏色這種東西只是針對可見光而言的，用電子波怎麼可能有顏色？我們一般看的是襯度，就是黑白對比度，不過這個說法在TEM里用得比較多，SEM也就看看外形輪廓什麼的足夠了。顏色都是神奇的PS的功勞，對科研沒什麼用的，也就科普中用來吸引小朋友的興趣了。

TEM才是我們材料科學裡最高端分析儀器，很遺憾也是不可能看見顏色的。這東西不得不說神通廣大，可以看晶粒（就是黑白深淺不一樣的一坨一坨）還能分析點陣（就是黑背景下有規律的一堆亮點）這個在科普中就沒什麼吸引力了，晶粒沒什麼好看的，點陣就更無聊了，雖然很有用，但需要紮實的晶體學知識作基礎，就不展開了。這個制樣就很麻煩，因為高能電子束只能透射過很薄的一層金屬，好像就幾十個納米（不太記得了，懶得再去翻書，求大神指正）反正是肉眼不可見的地步。一般是用線切割從一根金屬棒上割下橫截面薄薄一片，再手工用砂紙打磨減薄到零點幾個毫米（想想吧，最後基本上就是在砂紙上磨手指）再到專門的儀器里化學腐蝕減薄（叫做雙噴）最後得到一個直徑3mm的小圓片，中間有一個很小很小的洞（針尖那麼大吧）然後放進去找中間那個小洞的邊緣觀察。一般電子束透過的都是單個晶粒了。

電鏡下的世界就是這樣了，都是黑白的。所以說，跟科普比起來，科研真的很無趣，也難怪有人看到媒體報道的一些科研課題大呼「醉了」。搞科研需要對科學有極大的熱情，要麼就是打著科研的名號各種抄論文騙錢。哎，有點跑題了～

PS：我電鏡學得很水的，有什麼不對的，大神輕噴。

樓上似乎以掃描電子顯微鏡(SEM)為主
我來上幾張透射電子顯微鏡(TEM)的圖吧

NaYF4納米晶體在TEM下的形貌

NaYF4納米晶體在TEM下的形貌
Wang, Feng; Han, Yu; Lim, Chin Seon. et.al.
NATURE 2010: 463(7284), 1061-1065

納米銀顆粒第一豎列為TEM圖像第二豎列為SEM圖像

納米銀顆粒第一豎列為TEM圖像第二豎列為SEM圖像
相比而言 SEM更具有立體感

Xiaohu Xia, Younan Xia
Nano Letters DOI: 10.1021/nl3040114

二氧化錫為核氧化鐵為殼的蛋黃型核殼結構納米複合物

二氧化錫為核氧化鐵為殼的蛋黃型核殼結構納米複合物
在TEM下，更有利於觀測材料的內部結構

X. W. Lou, C. L. Yuan, L. A. Archer,
Adv. Mater. 2007, 19, 3328.

鋁合金的CBED pattern from&<111&> direction; 拍攝於世界No.1的電鏡中心。
--------------------------------------------------------------------------------------------------------------
無論什麼電鏡，沒有顏色的概念了，無論signal是電子還是x-ray還是可見光，形成的圖像都來自於contrast。這個問題好大，等有人把問題切小一點，我來答。

葉綠體的電子顯微鏡圖，自己看吧。

圖片來自谷歌。