把一只蜜蜂放在显微镜下

今天，电子是科学研究中的重要工具。电子显微镜使用电子束，而不是光，以非常高的分辨率拍摄图像。这意味着它们可以用来观察我们肉眼无法看到的大量细节。它们让我们看到了病毒有多小，甚至可以用来给单个原子成像。我们在社交媒体上发布了一条消息，询问听众，你们想用电子显微镜看到什么。听众哈米什·赛明顿回答说，建议我们看一只蜜蜂……因此，裸体科学家亚当·墨菲和安基塔·阿尼班与研究员约翰·沃姆斯利和技术人员西蒙·格里格斯一起前往剑桥的材料部门与哈米什会面，并将一只蜜蜂放入扫描电子显微镜中……

哈米什-我带来了一些蜜蜂。这些是我一直在研究的蜜蜂，它们在我们完成实验后自然死亡。我们可以看看让蜜蜂很酷的一些东西。

亚当:但是，在我们把蜜蜂放进显微镜之前，我们需要做一些样品准备。因为我们向样品中发射电子，所以对样品来说，导电是很重要的，这样电子才能通过。如果样品是绝缘体，电子就会被困在样品里。蜜蜂的导电性不是很好，所以材料部的高级技术官员约翰·沃姆斯利解释了如何绕过这个挑战。

约翰:对于我们今天看到的样品来说，它们被涂上了一层非常薄的金属层，使它们具有导电性。黄金是最受欢迎的，因为它很好，很稳定，在空气中不会变色和氧化。在这种情况下，我们使用了铂，但它往往是一种重而稳定的金属。

亚当-样品准备好了，我们走近显微镜。那是一个洗碗机大小的大盒子，连接着一系列管子和泵，前面有一个小图样的警告标签。看管显微镜的技术员西蒙·格里格斯(Simon Griggs)打开抽屉，把我们的蜜蜂放在台上。

Simon -把它滑到舞台上，这样我们就可以在x和y方向上移动它，我们也可以倾斜舞台，这很好。我这样做的方向是对的。我们得到了漂亮的蜜蜂，把它放进机器里。声音很明显是空气进入排气口然后我们把它抽出来。所以，按下泵的按钮，它就会通过一个泵的序列。

亚当-这只是把空气吸出来吗?

西蒙:对，没错。它正在把机器里的空气吸出来。它会降到一个合理的真空，可能在10 ^ - 5毫巴的范围内，然后我们就可以让电子沿着列向下运动。这样做大约需要两到三分钟，然后坐下来看看东西在哪里。

亚当-正如凯蒂之前提到的，空气不是电子的良好导体，这对于避免经常触电是很好的，但如果你想把电子送到样品上成像，这是一个挑战。为了确保电子到达样品，我们需要将腔室抽到真空中。在我们等待这一切发生的时候，我们问了约翰更多关于显微镜是如何工作的问题。

电子显微镜的原理是，在电子柱的顶端有一个小型加速器。所以我们产生电子，我们把它们加速到相当高的能量，比如说在5到30千伏之间，大约5万3千伏特。然后它们通过一组电磁透镜聚焦它们与传统台式光学显微镜中的光学透镜非常相似。

亚当:任何一种成像技术的局限性都在于它的分辨率。当我们使用光时，我们只能分辨比光的波长更大的特征，这意味着我们只能看到微米级的东西——这是人类头发宽度的百分之一——但是电子的波长要短得多，所以我们可以看到纳米级的东西，而纳米比它小几千倍。

约翰:我们产生图像的方法是把一束铅笔状的电子束聚焦到样品上，然后扫描样品。当我们在扫描的时候，我们监控来自样本的各种信号

亚当-当电子以高能量撞击样品时，它们会在样品表面的原子间发出涟漪。这震动了样品内的电子，并将其中一些电子从表面送回。这有点像把一根强力软管射入游泳池，然后看着水溅起。

John -通过测量这些产生的电子的强度和调制-这是根据我们在样品上的位置-我们实际上非常直观地得到了我们正在看的样品的图像。

亚当-我们等这个腔室抽到真空后才能发射电子束。有一个小摄像机，所以我们可以在这个过程中看到室内的情况。当我们的两三分钟等待变成10、20、30分钟时，我们注意到蜜蜂开始冒泡了!事实证明，我们的蜜蜂最近喝了很多花蜜，花蜜还在它的胃里。把一只满是花蜜的蜜蜂抽到真空中需要一段时间，所以我们决定把它拿出来，砍掉它的头——这是由哈米什专业完成的——然后看看蜜蜂的叮咬。当我们打开电子束时，屏幕上开始闪烁出一个蜜蜂蜇伤的黑白图像，哈米什解释了我们看到的是什么。

哈米什-是的，他把倒刺弄得很好。好吧。所以这些东西是向后指向的倒刺，这就是它如何刺进你的身体。这是一只工蜂。当工蜂把刺刺进你体内时——实际上是——当它们飞走时，它们会把刺留在你体内。所以蜜蜂在蜇了你之后就会死去。这只是蜜蜂的情况，我们在这里看到的是原因。我们在她的刺末端有这些向后指向的小倒刺。它有点像鱼钩——你很容易地把它推进去，但当你试图把它拉出来的时候，它就出不来了。