作者：簡萬能(中研院植物暨微生物研究所)
樣品處理是電子顯微鏡技術的「靈魂」，是最重要的步驟，好的樣品處理能夠忠實呈現生物自然的樣貌，而不好的樣品處理則易造成對觀察對象的誤判。
電子顯微鏡之所以呈像，是入射電子與生物樣品之間產生交互作用。電子很小，若行進路線含有很多的空氣的話，入射電子應該都會打到氮或是氧的原子核而反彈，無法順利接觸到樣品。因此，要將電子行進路徑中的空氣抽的越乾淨越好，也就是電子顯微鏡是高度真空的。生物體含有百分之八十以上的水，若直接放入真空的電子顯微鏡觀察，生物體內的水會揮發出來而造成生物體萎縮並且汙染了電子顯微鏡，因此生物體要經過適當的處理才能放入電子顯微鏡內的。
掃描式電子顯微鏡主要是用來觀察生物樣品的外部形態，影像是立體的；而穿透式電子顯微鏡則通常是用來觀察生物樣品的內部結構，影像是平面的。這兩種電子顯微鏡的樣品處理是不同的，首先我們來看掃描式電子顯微鏡的樣品處理程序，有二：(1) 傳統化學固定處理，樣品固定 → 脫水 → 乾燥 → 覆膜 → 觀察；(2) 冷凍處理，冷凍 → 水昇華 → 覆膜 → 觀察。我們來看看爵床花瓣用這兩種不同方法呈現如何？
(1) 有脫水，花瓣上表皮細胞有輕微的萎縮，但細胞上端的角質層花紋很清晰。
(2) 花瓣上表皮細胞仍充滿了水(冷凍成冰)，細胞飽滿但角質層花紋較不清晰。
至於選用何種樣品處理方法，端看觀察對象與目的而定。譬如要觀察水生微生物的表面形態，用傳統化學固定處理要比冷凍處理的效果好很多。再舉個例子，台灣雲杉花粉存在於孢子囊穗(或稱毬果)中，花粉成熟時其氣囊會膨脹且打開並從孢子囊穗釋出。在自然狀態底下，發育中的花粉氣囊是緊緊靠在一起的，而在成熟的過程中因為花粉失水而造成滲透壓改變，使的氣囊打開而彷彿有一雙翅膀，此狀態有利於花粉在空氣中的傳播。我們來看看發育中的台灣雲杉花粉，兩種不同的樣品處理方法，形態上有明顯的不同。
穿透式電子顯微鏡的樣品處理比起掃描式電子顯微鏡要複雜許多且多樣，因利用穿透式電子顯微鏡觀察生物樣品的相關技術很多，包括了超薄切片、負染色、金屬投影、冷凍蝕刻、冷凍置換、免疫定位、原位雜交、自動放射顯影等等。
以觀察細胞內部構造最常用的樣塊超薄切片(實驗室中最常利用的技術)為例，樣品處理程序是：樣品固定(化學固定、冷凍固定) → 脫水 (置換) → 滲膠 → 塑化 → 切片 → 染色 → 觀察。先講一般的化學固定，原理是將生物樣品內含物利用化學固定液將細胞內的小分子連結成大分子，使細胞內的組成在接續的脫水(以有機溶劑取代細胞內的水)過程中不被沖走，再用液態樹脂取代有機溶劑，液態樹脂經過加熱後會變成固態，再將固態樣品以玻璃刀或是鑽石刀切成60-90nm厚度的切片，經過重金屬染色，就可以放進穿透式電子顯微鏡內觀察。而冷凍固定則是利用急速冷凍將生物體裡面的水凍成的冰，然後以有機溶劑在低溫狀況下取代生物細胞內的冰，這也是脫水，只是在低溫狀態，學術叫法就叫做「置換」。而接續的步驟則和化學固定一樣。
來看看用這兩種不同固定方法處理的穿透式電子顯微鏡影像：
雖然是不同的植物，但花藥的發育階段差不多，絨氈層細胞的內含物也極為相似。左圖心形的結構稱為造油體，裡頭有一顆顆珍珠般的油滴。在自然狀態下，造油體應如右圖般是圓球形而非心形，這是化學固定所造成的形狀改變。但就油滴而言，經過化學固定後染色深、影像更清晰。再來看細胞質內含物，傳統化學固定方法因為常溫脫水會造成內含物的流失，所以左圖有較多空白的區域。兩種樣品處理方法各有優缺點，如何選擇就看實驗目的為何？
補充說明：穿透式電子顯微鏡除了用來觀察生物細胞內部結構之外，還可以利用不同技術觀察微小生物體的外部形態，譬如細菌、病毒、蛋白質和遺傳物質(DNA, RNA)。
