从油盐不进到油盐不禁，蔡司电镜如何进行油料观察？
2026-05-26 10:45:27, 于洋 卡尔蔡司(上海)管理有限公司
▲生活中常见的芝麻
芝麻是高产油作物之一，而日常使用的麻油则来源于芝麻种子内的油脂。
通常来说，芝麻种子的产油率一般在50%，一些改良品种甚至能高于60%。
也就是说，一粒芝麻里面，至少有一半是油脂。
只要把芝麻放在指尖揉搓，立即就能感觉到油油腻腻滑滑润润，这就是芝麻细胞内的油脂被释放出来。
▲20℃条件下的芝麻油脂，500x，利用蔡司场发射扫描电镜 Sigma 系列拍摄。右为AI生成的伪彩图
长期以来，含油样品一直是扫描电子显微镜的禁忌。
破坏高真空环境
油脂属于有机物，在电子束轰击下容易挥发，并附着在镜筒、探测器和样品台表面，污染整个真空系统，造成电子束散射，降低成像分辨率。
电荷积累
油脂为绝缘体，在电子束扫描过程中极易积累静电荷，引发“充电效应”，表现为图像闪烁、漂移、亮斑或畸变，严重时完全无法成像。
蔡司迎难而上，蔡司场发射扫描电子显微镜搭配首创的液氮脆断+冷台保温创新技术，和 Plasma Cleaner 等离子清洗机，不仅可以得到芝麻种子截面的高清电镜照片，还可以从源头清扫污染的样品仓，让电镜观察油料样品实现“无禁忌”。
芝麻主要由两片对生的子叶组成，子叶由内向外（电镜图示由左向右），可观察到表皮细胞，栅栏组织，薄壁细胞等典型结构。栅栏组织之间全都是直径10~20um的薄壁细胞，细胞之间基本没有空隙，而薄壁细胞内部，满满填充着膏块状物质。
▲ 蔡司体式显微镜 Stemi 305 下的芝麻横截面，可以看到外壳、对生子叶以及栅栏组织，闪闪反光的小点是油脂颗粒的反光。
▲250倍下的芝麻种子截面，内部主要是两片对生的子叶。在半导体冷台-60℃的低温下，子叶内侧，也就是将来的向阳面，能观察到第一层的表皮细胞，和长条形的栅栏组织。上表皮的栅栏组织比下表皮要更加发达一些。
在-60℃的低温下，对膏块状物质从500倍到5000倍持续放大，可以观察到膏块状物质断裂面上密布300~800nm的小凹坑和细密纹路。
▲-60℃ 条件中是芝麻种子截面膏状物，利用蔡司场发射扫描电镜 Sigma 系列拍摄。
>>>左右滑动查看不同放大倍数
把样品台温度逐步回升到 -10℃左右时，小凹坑和细密花纹消失，膏块状物质也逐渐失去固体感，表面棱角变得圆润。
▲不同温度的芝麻种子截面膏状物对比，500x，利用蔡司场发射扫描电镜 Sigma 系列拍摄
进一步回温到20℃左右时，膏块状物体完全液化。膏块状物体，即为油脂。
▲20℃ 条件中，不同放大倍数下的芝麻种子截面油脂状态，利用蔡司场发射扫描电镜 Sigma 系列拍摄
实验中，还得到一个意外惊喜——完整的芝麻外种皮高清截面。种皮细胞内容物的形态，和种子内的膏块状体截然不同，这说明——种皮基本不含，或仅含少量油脂。
▲-60℃ 条件中的芝麻种皮，利用蔡司场发射扫描电镜 Sigma 系列拍摄。
>>>左右滑动查看不同放大倍数
一句话总结
蔡司扫描电子显微镜配合半导体制冷的冷台，可以快速观察到芝麻种子内的油脂大小、数量、细微结构、甚至是融化的过程。
如何利用蔡司场发射扫描电镜
观察油性样品？
液氮速冻，将组织、细胞、以及内部的油脂迅速固化、脆断方式得到无形变的观察面，半导体冷台在-60℃下稳定细胞和油脂的形态，灵活精准的调温系统便于展示油脂融化的动态过程。
蔡司 Gemini 镜筒低电压的高分辨，以及 SE2 探头卓越高效的成像能力，可以在几乎没有热损伤的情况下，迅速得到高信噪比、无荷电的样品表面图像。
把机台当作原位台来使用，回温证明油脂会融化，液态的油脂在高真空下，的确存在少量挥发污染样品仓的可能性。而在实验过程中，为了避免油脂污染样品仓，可加配Plasma Cleaner等离子清洗机，通过定期以高功率清洗样品舱室，时时以合适的功率清洁样品表面，将使每台电镜都恢复到高质量的工作状态。
目前，蔡司钨灯丝扫描电子显微镜 EVO 系列、蔡司场发射扫描电子显微镜 GeminiSEM、Sigma 系列、蔡司双束电镜 Crossbeam 系列均可实现升级。
*配置升级方案需确保法兰口合适，详情咨询客服。
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