扫描电镜（Scanning Electron Microscope，简称SEM）是通过电子束扫描样品表面并记录散射电子来生成图像的显微镜。它能够提供高分辨率的图像，通常用于观察样品的表面结构和形态特征。扫描电镜因其强大的放大能力和三维成像特点，广泛应用于材料科学、生物学、医学等领域。许多时候，样本的准备和处理过程是成功观察的关键。

1. 扫描电镜的基本原理

扫描电镜通过电子束扫描样品的表面，收集散射或二次电子，最终生成高分辨率的表面图像。与透射电子显微镜（TEM）不同，扫描电镜主要关注样品的表面形态和微观结构，而透射电子显微镜则需要样本是薄的，以便电子穿透。扫描电镜的放大倍率一般较高，通常可以达到几万倍到几百万倍，适用于观察细胞、组织、金属、矿物等样本的表面细节。

2. 扫描电镜观察是否需要切片？

对于扫描电镜来说，是否需要制作组织切片，主要取决于样品的形态、观察目的以及具体实验要求。以下是一些情况和考虑因素：

（1）生物样本的制备

生物样本（如细胞、组织）通常是三维结构，且具有一定的厚度。由于扫描电镜需要观察样本的表面结构，厚重的生物样本不适合直接放入扫描电镜中，因此需要经过适当的样本准备。对于大部分组织样本，尤其是较为厚重的组织（如肝脏、肌肉、脑等），通常需要制成切片以便于观察。切片能够使扫描电镜聚焦于样本的表面，且切片厚度通常要求在几十到几百纳米之间，确保电子束能够准确扫描并获取清晰的图像。

样本厚度要求：由于扫描电镜观察的是样本表面，样本如果过厚会导致电子束穿透困难，导致图像不清晰。因此，大多数情况下，需要将样本切成薄片，减少电子束的穿透距离，优化成像效果。

切片厚度：生物组织的切片通常需控制在20-100nm左右。太厚的切片会影响成像质量，而太薄的切片可能导致样品形态丧失。

（2）表面观察与切片制作

对于一些表面特征或组织结构的观察，尤其是想研究细胞表面、细胞外基质、组织表面特征等，可以通过切片来获得适合扫描电镜的样本。如果不需要深入到组织内部，表面切片就足够了。切片能显著提高成像的分辨率和细节清晰度。

表面观察：扫描电镜最主要的优势在于观察样品表面。生物样本的表面形态特征通常需要通过切片进行展示，使电子束能清晰扫描。

组织形态研究：如果要观察组织的结构、细胞的排列、基质的分布等，切片是必不可少的。特别是在研究细胞间连接、表面受体分布等问题时，组织切片可以提供重要信息。

（3）免切片技术：原位扫描

然而，并不是所有扫描电镜实验都需要切片。随着技术的发展，原位扫描（In-situ SEM）技术逐渐被提出并应用。对于一些较薄的组织或样本，可以在不切片的情况下直接进行扫描，例如微生物、单层细胞等。这些样本较薄，能够让电子束直接穿透并进行表面观察，从而不需要传统的切片过程。

原位扫描：对于一些较为简单的样本（如单层细胞、薄膜或某些昆虫标本等），可以直接进行扫描电镜观察，而不需要切片。这种方法在某些情况下省去了样品切割、样品损伤等步骤，减少了准备时间。

适用范围：原位扫描通常适用于样本较薄或表面特征较为显著的情况。如果样本足够薄，电子束能够直接作用在样品表面，则无需制成切片。

（4）样品固定与干燥

无论是否需要切片，生物样本都需要进行固定和干燥处理。固定是为了保持样本的原始形态，防止细胞或组织在处理过程中发生变形或解体。常用的固定剂包括戊二醛和甲醛。干燥是为了去除水分，因为扫描电镜不能在潮湿环境下进行操作。干燥过程中，通常采用临界点干燥法来避免样本的结构损伤。

3. 制作组织切片的步骤

如果需要制作组织切片，通常会遵循以下几个步骤：

样本固定：使用化学固定剂如戊二醛将组织固定在其原始形态上。

脱水处理：使用逐步浓度的乙醇或丙酮对样本进行脱水，去除组织中的水分。

渗透与包埋：使用树脂或其他材料渗透组织并包埋，确保切片过程中的稳定性。

切片操作：使用超薄切片机将包埋后的组织切成薄片，厚度一般在几十纳米到几百纳米之间。

样品干燥与镀膜：在样品表面镀上一层金属膜（如金或铂），以增强电子导电性，并防止样本表面充电。

4. 总结

扫描电镜观察是否需要制作组织切片，主要取决于样本的厚度、所需观察的目标以及扫描电镜的使用目的。对于大部分生物组织，尤其是较为厚重的样本，制作切片是必要的，以便电子束能够有效地扫描样本表面，获得高质量的图像。然而，对于一些薄样本或微生物等，原位扫描技术可以省去切片步骤。无论是否切片，样本的固定和干燥处理都是扫描电镜观察中的重要步骤，能够确保样品保持其原始结构，并避免在高真空环境中损坏。