生物电子显微镜师的一个重大挑战一直是对二维图像的复杂结构的解释。扫描电子显微镜（SEM）通常用于成像细胞，组织和整个多细胞生物的表面。表面的SEM图像似乎是三维（3D），但图像中没有可测量的深度信息。成像和计算技术的改进导致了几种SEM技术的发展，这些SEM技术能够对生物样品进行高分辨率3D分析。
黄蜂的反向散射电子图像。当图像出现3D时，它没有深度信息，也无法测量。
立体镜和摄影测量法是使用以不同角度捕获的样品区域的图像，将它们重新组合为表面的3D模型。在建模数据上可以进行表面曲线和深度测量。这些技术的范围有限，但对于不能损坏的样品，例如博物馆标本或表面地形分析很重要。
蜜蜂的红色 - 山立体镜图像。可以从图像中获得使用立体玻璃深度信息。可以通过数字处理图像，以提供3D模型，以详细测量和分析。
传统上，只有使用传输电子显微镜（TEM）才能使用高分辨率现场发射SEMS在冷冻和树脂嵌入的样品上，详细的超微结构信息现在可以收集，或者可以使用平坦的表面（用玻璃或钻石刀修剪）或切成部分。反向散射电子在样品中提供原子对比，从而产生倒置的TEM样图像。在SEM中收集3D超微结构数据的三种主要技术；串行部分阵列断层扫描，串行块面SEM（SBFSEM）和聚焦离子束SEM（FibSEM）。
图显示了阵列断层扫描，串行块面SEM和聚焦离子束SEM。
叶片组织的反向散射电子图像显示内质网和叶绿体（左）和相同的图像，而相同的图像倒置为与使用TEM获得的数据类型相似的图像（右）。
纤维
Fibsem利用离子束消灭样品，形成一个沟渠，一侧具有平坦的表面，可用于用电子束进行成像。一旦收集了表面的图像，就会使用离子束从成像区域磨掉薄层（3-5nm）。捕获第二张图像，然后重复该过程，从而构建一堆图像。Fibsem还能够铣削样品以创建一个可以用作TEM部分的薄层，这对于冷冻应用特别有用。bob综合app官网登录Fibsem在所有3D SEM技术中提供了最佳分辨率，可用于冷冻水合样品和树脂嵌入的室温标本。但是，它也具有这些方法的最小视野和最低的体积容量，并且具有破坏所成像的样本区域的额外缺点。
SBFSEM
SBFSEM使用钻石刀安装在SEM标本室内的微型室上，以切成样品的表面。在使用刀子修剪另一部分之前，对样品的切割面进行成像。可以从非常稳定的样品中除去15nm的切片，但切片的切片范围更高，范围为20至100nm。这意味着X和Y分辨率通常比Z分辨率更好。在某些样品和显微镜上，可以使用电子束的可变电压回收一些额外的Z分辨率。与纤维一样，SBFSEM是一种破坏性方法，稍后无法重新审视部分。SBFSEM还仅限于具有很多对比度的室温样品。SBFSEM可以成像相对较大的组织（数百微米）和大型表面积，避免了特定的伪像，例如压缩和皱纹。树脂块可能容易容易出现横梁损伤和充电，需要采取措施，例如使用气体注入系统或显微镜中的可变压力或非常低的加速电压，从而降低了对比度。SBFSEM是在所有技术的指定卷上设置和数据收集的最快方法。
阵列断层扫描
阵列断层扫描涉及在超明核上产生串行部分，并将其安装在存根或晶圆上，然后再将其插入显微镜。每个部分都是按顺序成像的，并且可以在不同的宏伟和分辨率下对同一区域进行多次重新审视和成像。嵌入后可以将污渍和免疫标记物应用于样品，并在成像后找到了感兴趣的区域，这是当前无法使用SBFSEM完成的。阵列断层扫描对可以成像的组织体积没有限制，并且是最灵活的系统。但是，z分辨率受部分厚度（最多30nm）的限制，并且可能容易出现皱纹，压缩和其他特定于截面的人工制品。
由SBFSEM数据产生的植物高尔基体的3D模型叠加在植物组织的TEM图像上方。与克里斯·霍斯（Chris Hawes）合作收集的数据。
所有3D SEM技术都会产生大量数据，这些数据需要大量的处理和分析时间。但是，能够在3D中可视化生物超微结构的优势不能足够强调，从而避免了对关键结构数据的误解，这使得对时间和设备的投资值得付出努力。这是一个激动人心的时刻，参与这个快速发展的领域。
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