冷冻电镜是个啥，有多牛？
2017年诺贝尔化学奖颁给了发明冷冻电镜的三位学者。
哥伦比亚大学教授约阿基姆·弗兰克（Joachim Frank），苏格兰分子生物学家和生物物理学家理查德·亨德森（Richard Henderson）以及瑞士洛桑大学生物物理学荣誉教授雅克·迪波什（Jacques Dubochet）。
冷冻电镜是个啥？
冷冻电镜它首先是一个电镜。
而电镜是电子显微镜的缩写。所谓电子显微镜，又是在光学显微镜的基础上发展出来的。
光学显微镜利用可见光作为探针来观测微观物体，比如光学显微镜可以观察细胞。但是，对于细胞内的蛋白质分子，光学显微镜就看不见它了。
为什么呢？
原因其实很简单，光学显微镜利用的是光子的波动性，而光子的波长大概在500纳米左右。 蛋白质分子大小在1-100nm之间，所以光子的波长比蛋白质分子还要大，因此光照在蛋白质分子上就好像一只鸭子要去“踩死”一只蚂蚁，这肯定是“踩”不住的。光波能绕过蛋白质分子，也就看不到蛋白质了。
为了“踩”住一个蚂蚁，必须有一根比蚂蚁还小的针，在蚂蚁背上插下去。这就是电子显微镜的来源。
电子的波长是光子波长的十万分之一左右，是一根极细的探针，理论上它打在蛋白质分子这类生物大分子身上能被反射，这些反射的电子就能产生一张照片，这就是电子显微镜的基本原理。
Titan Krios 电子显微镜
然而，电子显微镜也只是在理论上可以看到蛋白质分子。
因为电子显微镜一般只能用来观测一些无机样品，比如它可以看石墨的表面，也可以看陶瓷的表面。但一旦让电子显微镜的电子去轰击蛋白质分子这类生物大分子的时候，问题就出来了。
第一个问题是真空问题，电子显微镜的电子只能在真空中飞行的时候才能保持稳定的动能。而蛋白质这类生物大分子一般处于溶液中，在真空环境下，溶液会挥发出来，污染电子显微镜。
第二个问题是电子打在蛋白质这类生物大分子上容易把蛋白质打坏了，因为电子的能量比较高，而生物大分子一般依靠氢键来形成它的空间结构，氢键的能量很低，电子打上去以后，氢键就被打断了。
第三个问题则更加严重，因为蛋白质分子这类生物大分子是有活性的，它们是运动的，电子打上去反射回来的方向会因为分子的运动而变得杂乱无章。这就好像我们用普通傻瓜相机拍摄赛车比赛，拍出来的照片全是虚的——原因很简单：赛车是在运动的。
基于以上三个原因，所以传统的电子显微镜是看不了蛋白质分子有活性的生物大分子的。
为了解决这个困难，冷冻电镜技术应运而生。
如何冷冻？
为了观测蛋白质分子这类生物大分子的空间结构，研究空间结构与生物大分子的功能之间的联系，科学家们需要在真空环境下把蛋白质分子固定住。
在这个指导思想下，科学家想到了冷冻的方法。
他们用液态的乙烷等快速冷冻含有水分的生物样品，这样就可以制备出很薄的水膜（生物大分子就冷冻在这个水膜里）。冷冻完成以后，就可以用电镜来观测蛋白质等生物大分子的空间结构了。
以上主要说了冷冻电镜的硬件原理。当然，为了正在解析出拍摄到的很多二维照片与生物大分子的三维空间结构之间的关系，还需要一套很好的计算机软件算法。
冷冻电镜主要是促进了结构生物学的蓬勃发展。所以，这一次诺贝尔化学奖又成了名副其实的“理科综合奖”，因为它奖励给了物理学家，而被用到了生物学研究领域。
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冷冻电镜技术与冷冻电镜图象去噪研究
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如图，不同组织间看起来有高度落差，这是对试样先经过腐蚀后再照的吗？
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是cladding coatings吧？第一张应该是BSED图，经过腐蚀的
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看着像试样先经过腐蚀后
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是否进行腐蚀处理主要是看被观察组分之间在电镜下是否能分辨出来，如不好分辨时，则加以腐蚀以使能观察到。落差感是景深导致的，通常情况下，放大倍率越大，景深越浅，放大倍率小时，景深就会比同等情况好。（景深是指在成像器前沿能够取得清晰图像的成像所测定的被摄物体前后距离范围）看楼主的图，应该放大倍率不大，所以有还算不错的景深，所以有明显的落差感。
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应该经过了腐蚀处理。第二张像二次电子像，第一张像背散射电子像。
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原文由 xjm(v2701720) 发表:是cladding coatings吧？第一张应该是BSED图，经过腐嗯，是熔覆涂层，这两张图作者在文献中标注的都是SEM图。问一下，这种腐蚀和做金相腐蚀是一样的吗？
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原文由 xjm(v2701720) 发表:是cladding coatings吧？第一张应该是BSED图，经过腐蚀的嗯，是熔覆涂层，两张图作者在文献中标注的都是SEM图。问一下这种腐蚀和金相腐蚀是一样的吗？
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原文由 小M(mitchell_dyzy) 发表:应该经过了腐蚀处理。第二张像二次电子像，第一张像背散射电子像。 都是二次电子图像，不知道人家是怎么做到有落差有对比度的
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原文由 abzh99312(abzh99312) 发表:是否进行腐蚀处理主要是看被观察组分之间在电镜下是否能分辨出来，如不好分辨时，则加以腐蚀以使能观察到。落差感是景深导致的，通常情况下，放大倍率越大，景深越浅，放大倍率小时，景深就会比同等情况好。（景深是指在成像器前沿能够取得清晰图像的成像所测定的被摄物体前后距离范围）看楼主的图，应该放大倍率不大，所以有还算不错的景深，所以有明显的落差感。 谢谢解答，问一下这种腐蚀处理和金相试样的腐蚀处理是一样的吗？
fengyonghe
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腐蚀是一样的，只是不同材料有不同的腐蚀剂。拍照时样品对电子束要有适当的倾斜以获得立体感。从照片上就可看出拍照时有倾斜。
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原文由 Froome(v3045008) 发表: 谢谢解答，问一下这种腐蚀处理和金相试样的腐蚀处理是一样的吗？SEM样品我没处理过，应该不一样，因为一个是光学成像，一个是电子成像。其实我比较倾向人家只是在小倍率下做的样，然后通过调节灰度处理，其实在图片上看到的落差其实并不一定真是落差哦。我看两张图上一个可能是500倍，一个是1000倍，所以放大倍率并不大，对落差不是很大的面进行观察应该很容易调出这效果才对。不是实在无奈建议不要用腐蚀处理，因为从原理上我想不出对成像有什么作用，顶多就是锐化不同材质之间的边缘。
22:25:35 Last edit by abzh99312【图文】冷冻电镜.ppt_百度文库
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为什么冷冻电镜独占鳌头？
2013年，电镜技术达到了原子级分辨率后，我们能看到的微观世界从图左变成了图右。
直接电子探测器（direct detection device， 简称DDD）和电子藕合探测器技术（CCD）相比，可能就是单反相机和卡片机的区别。图为利用X射线晶体学方法拍摄的蛋白质晶体。
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