Elektroninių mikroskopų pranašumai prieš optinius mikroskopus
Elektroninis mikroskopas – tai instrumentas, kuris naudoja elektronų pluoštą ir elektroninį lęšį, o ne šviesos pluoštą ir optinį lęšį pagal elektroninės optikos principą, kad smulki medžiagos struktūra būtų vaizduojama esant labai dideliam padidinimui.
Elektroninio mikroskopo skiriamoji geba išreiškiama mažu atstumu tarp dviejų gretimų taškų, kuriuos jis gali išspręsti. 1970 s perdavimo elektroninio mikroskopo skiriamoji geba buvo apie 0,3 nanometrų (žmogaus akies skiriamoji geba yra apie 0,1 milimetro). Šiais laikais didelis elektroninio mikroskopo padidinimas yra daugiau nei 3 milijonus kartų, o didelis optinio mikroskopo padidinimas – apie 2,000 kartus, todėl elektroninis mikroskopas gali tiesiogiai stebėti tam tikrų sunkiųjų metalų atomus ir kristalus. tvarkingai išdėstyta atominė taškinė matrica.
1931 m. Vokietijos „Knorr“ ir „Ruska“ su šalto katodo išlydžio elektronų šaltiniu ir trimis elektroniniais lęšiais modifikavo aukštos įtampos osciloskopą ir gavo daugiau nei keliolika kartų didesnį vaizdo padidinimą, patvirtinantį galimybę padidinti vaizdą elektroniniu mikroskopu. 1932 m., patobulinus Ruską, elektroninio mikroskopo skiriamoji geba siekė 50 nanometrų, apie 10 kartų didesnę nei tuo metu optinio mikroskopo skiriamoji geba, ir taip elektroninis mikroskopas ėmė sulaukti žmonių dėmesio.
194 0-aisiais JAV Hillas naudojo disperserį, kad kompensuotų elektroninio lęšio sukimosi asimetriją, todėl elektroninio mikroskopo skiriamoji geba turėjo naują proveržį ir palaipsniui pasiekė šiuolaikinį lygį. Kinijoje, 1958 m., sėkmingai plėtojant perdavimo elektronų mikroskopą, jo skiriamoji galia buvo 3 nanometrai, 1979 m. ir padarė 0,3 nanometrų skiriamąją gebą didelio masto elektronų mikroskopą.
Nors elektroninio mikroskopo skiriamoji geba buvo daug geresnė nei optinio mikroskopo, tačiau elektroninis mikroskopas turi veikti vakuuminėmis sąlygomis, todėl sunku stebėti gyvus organizmus, o elektronų pluošto apšvitinimas padarys biologinius mėginius švitinimo žala. Taip pat reikia toliau tirti kitas problemas, tokias kaip elektronų pistoleto ryškumas ir elektroninio lęšio kokybės gerinimas.
Skiriamoji galia yra svarbus elektroninio mikroskopo rodiklis, susijęs su elektronų pluošto, einančio per mėginį, kritimo kūgio kampu ir bangos ilgiu. Matomos šviesos bangos ilgis yra apie {{0}} nm, o elektronų pluošto bangos ilgis yra susijęs su greitėjimo įtampa. Kai greitinimo įtampa yra nuo 50 iki 100 kV, elektronų pluošto bangos ilgis yra apie 0,0053-0,0037 nm. Kadangi elektronų pluošto bangos ilgis yra daug mažesnis nei matomos šviesos bangos ilgis, net jei elektronų pluošto kūgio kampas yra tik 1% optinio mikroskopo, elektroninio mikroskopo skiriamoji geba vis tiek yra daug geresnė nei optinio mikroskopo. .
Elektroninis mikroskopas susideda iš trijų dalių: veidrodinio vamzdžio, vakuuminės sistemos ir maitinimo spintos. Statinė daugiausia turi elektronų pistoletą, elektroninį lęšį, mėginio laikiklį, fluorescencinį ekraną ir fotoaparato mechanizmą bei kitus komponentus, šie komponentai paprastai surenkami iš viršaus į apačią į kolonėlę; vakuuminę sistemą sudaro mechaninis vakuuminis siurblys, difuzinis siurblys ir vakuuminiai vožtuvai ir kt., o per siurbimo vamzdyną prijungtas prie veidrodžio cilindro; Maitinimo spinta susideda iš aukštos įtampos generatoriaus, žadinimo srovės stabilizatoriaus ir įvairių reguliavimo valdymo blokų.
Elektroninis lęšis yra svarbi elektroninio mikroskopo statinės dalis, ji yra simetriška erdvės elektrinio lauko ar magnetinio lauko statinės ašiai, kad elektronas sektų iki stiklo vaidmens fokusavimo ašies formavimosi ašies. objektyvas, kad šviesos pluošto fokusavimo vaidmuo yra panašus į objektyvo vaidmenį, todėl jis vadinamas elektroniniu lęšiu. Daugumoje šiuolaikinių elektroninių mikroskopų naudojami elektromagnetiniai lęšiai, naudojant labai stabilią nuolatinės srovės sužadinimo srovę per ritę ir stipraus magnetinio lauko generuojamą polių batą, kad sufokusuotų elektronus.
Elektronų pistoletas yra komponentas, susidedantis iš volframo karštojo katodo, vartų ir katodo. Jis skleidžia ir sudaro vienodo greičio elektronų pluoštą, todėl greitinančios įtampos stabilumas turi būti ne mažesnis kaip viena dalis iš dešimties tūkstančių.
Elektroniniai mikroskopai pagal sandarą ir paskirtį gali būti skirstomi į perdavimo elektronų mikroskopus, skenuojančius elektroninius mikroskopus, atspindinčius elektroninius mikroskopus ir emisijos elektroninius mikroskopus. Perdavimo elektroninis mikroskopas dažnai naudojamas stebėti tuos, kurie su įprastais mikroskopais negali atskirti smulkios medžiagos struktūros; skenuojantis elektroninis mikroskopas daugiausia naudojamas kieto paviršiaus morfologijai stebėti, taip pat su rentgeno spindulių difraktometru arba elektronų spektrometru, sujungtu į elektronų mikrozondą, naudojamą medžiagos sudėties analizei; emisijos elektronų mikroskopas, skirtas elektronų savaiminės emisijos paviršiui tirti.
