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由于電鏡產生的電子束穿透能力很弱，必須把標本切成厚度小于0.1um以下的薄片才能適用，這種薄片稱為超薄切片。常用的超薄切片厚度是50-70nm。
在透射電鏡的樣品制備方法中，超薄切片技術是最基本、最常的制備技術。超薄切片的制作過程基本上和石蠟切片相似
超薄切片前的準備工作
1.修塊
一般用手工對包埋塊進行修整。將包埋塊夾在特制的夾持器上，放在解剖顯微鏡下，用鋒利的刀片先削去表面的包埋劑，露出組織，然后在組織的四周以和水平面成45度的角度削去包埋劑，修成錐體形。
2.半薄切片定位
利用超薄切片機切厚度為1μm-5μm的切片，稱半薄切片。將切下的片子用鑷子或小毛刷轉移到干凈的事先滴有蒸餾水的載玻片上，加溫，使切片展平，干燥后經甲苯胺藍染色，光學顯微鏡觀察定位。如果半薄切片做得好，比一般石蠟切片更能觀察到細微結構，效果比石蠟切片要好一些。
半薄切片進行光學顯微鏡觀察的目的：(1) 定位：通過光學顯微鏡觀察，確定所要觀察的范圍，然后保留要用電鏡觀察的部分，修去其余部分。(2)便于對同一組織的同一部位進行光學顯微鏡和電鏡的對比觀察。半薄切片定位以后，要對包埋塊作進一步的修整。通常將塊的頂端修成金字塔形，頂面修成梯形或長方形(最好是梯形)，每邊的長度為0.2mm～0.3mm。
3.制刀
超薄切片使用的刀有兩種：一種是玻璃刀，另一種是鉆石刀。由于玻璃刀價格便宜，使用者較多。制刀用的玻璃為硬質玻璃，有一定的規格，厚度為5mm～6.5mm。
玻璃刀用專用制刀機制作。制好玻璃刀后，要圍繞刀口制作一只水槽，以便使超薄切片漂浮在水面上。水槽有樹膠水槽和膠布水槽兩種。樹膠水槽有固定的形狀，可反復使用。膠布水槽是臨時用膠布或專用塑料條制作的。裝好水槽后，用熔化的石蠟封固接口，防止漏水。
4.載網和支持膜
4.1 載網
電鏡中使用的載網有銅網、不銹鋼網、鎳網等，一般常用銅網。載網為圓形，直徑3mm。網孔的形狀有圓形、方形、單孔形等。
網孔的數目不等，有100、200、300目等多種規格，可根據需要進行選擇。
4.2 支持膜的制備
挑選并清洗好載網之后，要在載網上覆蓋一層薄膜，這層薄膜稱支持膜，厚度為10nm～20nm。對支持膜的要求是透明無結構，并能承受電子束的轟擊。常用的支持膜有火棉膠膜及聚乙烯醇縮甲醛膜(Formvar膜)，一般采用后者。
超薄切片
超薄切片需用超薄切片機進行。根據推進原理不同，將超薄切片機分為兩大類：一類是機械推進式切片機，用微動螺旋和微動杠桿來提供微小推進；另一類是熱脹冷縮式切片機，利用金屬桿熱脹或冷縮時產生的微小長度變化來提供推進。
超薄切片的步驟包括：(1)安裝包埋塊；(2)安裝玻璃刀；(3)調節刀與組織塊的距離；(4)調節水槽液面高度與燈光位置；(5)調節加熱電流及切片速度，切片；(6)將切片撈在有支持膜的載網上。
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