電子顕微鏡

🧠 電子顕微鏡electron microscopy, EM 電子顕微鏡（electron microscopy, EM）electron microscopy, EM（電子顕微鏡） は加速電子 accelerated electron 加速電子（accelerated electron） accelerated electron（加速電子） の短いド・ブロイ de Broglie ド・ブロイ（de Broglie） de Broglie（ド・ブロイ） 波長を利用し、光学顕微鏡light microscopy, LM 光学顕微鏡（light microscopy, LM）light microscopy, LM（光学顕微鏡） より高い分解能を得る。

電子線で像を作る

電磁レンズelectromagnetic lenses 電磁レンズ（electromagnetic lenses）electromagnetic lenses（電磁レンズ） で電子線 electron beam 電子線（electron beam） electron beam（電子線） を集束 focusing 集束（focusing） focusing（集束） する。TEMは透過電子で内部構造、SEMは表面からの二次電子 secondary electrons 二次電子（secondary electrons） secondary electrons（二次電子） などで形態を描く。

flowchart TD
  A["電子を<span class='jp-term jp-term-diagram' title='high'>高電圧</span>で加速"]
  B["<span class='jp-term jp-term-diagram' title='electromagnetic lenses'>電磁レンズ</span>で<span class='jp-term jp-term-diagram' title='focusing'>集束</span>"]
  C["<span class='jp-term jp-term-diagram' title='signal'>試料相互作用信号</span>を検出"]
  A --> B
  B --> C

TEMとSEM

短い波長は高分解能 high resolution, HR 高分解能（high resolution, HR） high resolution, HR（高分解能） の物理的基盤になるが、電子顕微鏡electron microscopy, EM 電子顕微鏡（electron microscopy, EM）electron microscopy, EM（電子顕微鏡） の実用分解能は光学顕微鏡 light microscopy, LM 光学顕微鏡（light microscopy, LM） light microscopy, LM（光学顕微鏡） の単純な$\lambda/\mathrm{NA}$だけでは表せない。レンズ収差、部分コヒーレンス coherenceコヒーレンス（coherence） coherence（コヒーレンス）、試料内散乱・厚さ、試料損傷、検出・再構成法にも制限される。¹²

短波長と分解能の代償

電子線electron beam 電子線（electron beam）electron beam（電子線） の短波長は電子の波動性 fluctuance (fluctuant)波動性（fluctuance (fluctuant)） fluctuance (fluctuant)（波動性）から得られる。光学顕微鏡light microscopy, LM 光学顕微鏡（light microscopy, LM）light microscopy, LM（光学顕微鏡） の回折限界より高い分解能を可能にするが、電子レンズの収差や試料損傷が実際の限界を決める。

• TEMは薄切 sectioning 薄切（sectioning） sectioning（薄切） 試料が必要。
• SEMは表面形状 topography 表面形状（topography） topography（表面形状） に強い。
• 生物試料では目的に応じて固定・脱水・染色・薄切sectioning 薄切（sectioning）sectioning（薄切） などを用い、これらはアーチファクト artifact アーチファクト（artifact） artifact（アーチファクト） 源になりうる。クライオ法など、化学固定や脱水を避ける調製法もある。

医学・測定への応用

細胞小器官organelles細胞小器官（organelles）organelles（細胞小器官）、ウイルス、高分子複合体macromolecular complex 高分子複合体（macromolecular complex）macromolecular complex（高分子複合体） の観察に不可欠。

まとめ

• 電子顕微鏡electron microscopy, EM 電子顕微鏡（electron microscopy, EM）electron microscopy, EM（電子顕微鏡） は加速電子 accelerated electron 加速電子（accelerated electron） accelerated electron（加速電子） の短いド・ブロイ de Broglie ド・ブロイ（de Broglie） de Broglie（ド・ブロイ） 波長を利用し、光学顕微鏡light microscopy, LM 光学顕微鏡（light microscopy, LM）light microscopy, LM（光学顕微鏡） より高い分解能を得る。
• TEMは薄切 sectioning 薄切（sectioning） sectioning（薄切） 試料が必要。
• 細胞小器官organelles細胞小器官（organelles）organelles（細胞小器官）、ウイルス、高分子複合体macromolecular complex 高分子複合体（macromolecular complex）macromolecular complex（高分子複合体） の観察に不可欠。