Elektroninės mikroskopijos ir optinės mikroskopijos privalumai
Submikroskopas yra instrumentas, kuris naudoja elektronų pluoštus ir lęšius, o ne šviesos pluoštus ir optinius lęšius, paremtus elektronų optikos principais, kad būtų galima atvaizduoti smulkias medžiagos struktūras esant labai dideliam padidinimui.
Elektroninio mikroskopo skiriamoji geba rodoma mažu atstumu tarp gretimų dviejų taškų, kuriuos jis gali atskirti. 197 0s. transmisijos elektroninės mikroskopijos skiriamoji geba buvo apie 0,3 nanometro (žmogaus akies skiriamoji geba buvo apie 0,1 milimetro). Šiais laikais elektroniniai mikroskopai padidina daugiau nei 3 milijonus kartų, o optiniai mikroskopai – apie 2000 kartų. Todėl elektroniniai mikroskopai gali tiesiogiai stebėti tvarkingai išdėstytą atominę gardelę tam tikrų sunkiųjų metalų atomuose ir kristaluose.
1931 metais vokiečiai Knorras ir Ruska modifikavo aukštos įtampos osciloskopą su šalto katodo išlydžio elektronų šaltiniu ir trimis elektroniniais lęšiais ir gavo daugiau nei dešimt kartų padidintus vaizdus, patvirtinančius elektroninio mikroskopo padidinimo galimybę. 1932 m., patobulinus Ruską, elektroninių mikroskopų skiriamoji geba pasiekė 50 nanometrų, o tai apie dešimt kartų viršijo tuometinių optinių mikroskopų skiriamąją gebą. Dėl to elektroniniai mikroskopai pradėjo sulaukti dėmesio.
194 m Kinijoje 1958 metais buvo sėkmingai sukurtas transmisinis elektroninis mikroskopas su 3 nanometrų skiriamąja geba. 1979 metais buvo sukurtas ir didelis elektroninis mikroskopas su 0,3 nanometrų skiriamąja geba.
Nors elektroninių mikroskopų skiriamoji geba gerokai pranašesnė už optinių mikroskopų, juose sunku stebėti gyvus organizmus, nes reikia dirbti vakuuminėmis sąlygomis, o elektronų pluošto apšvitinimas taip pat gali sukelti radiacinę žalą biologiniams mėginiams. Kiti klausimai, tokie kaip elektroninių ginklų ryškumo ir elektroninių lęšių kokybės gerinimas, taip pat reikalauja tolesnių tyrimų.
Skiriamoji geba yra svarbus elektronų mikroskopijos rodiklis, susijęs su krintančio kūgio kampu ir elektronų pluošto, einančio per mėginį, bangos ilgiu. Matomos šviesos bangos ilgis yra apie {{0}} nanometrų, o elektronų pluošto bangos ilgis yra susijęs su pagreičio įtampa. Kai pagreičio įtampa yra 50-100 kV, elektronų pluošto bangos ilgis yra apie 0.0053-0.0037 nanometrų. Dėl to, kad elektronų pluošto bangos ilgis yra daug mažesnis nei matomos šviesos, 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: vamzdžio, vakuuminės sistemos ir maitinimo spintos. Veidrodžio cilindrą daugiausia sudaro komponentai, tokie kaip elektronų pistoletas, elektroninis lęšis, mėginio laikiklis, fluorescencinis ekranas ir fotografavimo mechanizmas, kurie paprastai surenkami į cilindrą iš viršaus į apačią; Vakuuminę sistemą sudaro mechaninis vakuuminis siurblys, difuzinis siurblys ir vakuuminis vožtuvas, kurie yra prijungti prie veidrodžio vamzdžio per ištraukimo vamzdyną; Maitinimo spinta susideda iš aukštos įtampos generatoriaus, žadinimo srovės stabilizatoriaus ir įvairių reguliavimo ir valdymo blokų.
Papildomas lęšis yra svarbus elektroninio mikroskopo vamzdžio komponentas. Jis naudoja erdvinį elektrinį arba magnetinį lauką, simetrišką vamzdžio ašiai, kad lenktų elektronų trajektoriją link ašies ir suformuotų židinį. Jo funkcija yra panaši į stiklo išgaubto lęšio funkciją, kad sufokusuotų šviesos spindulį, todėl jis vadinamas elektroniniu lęšiu. Daugumoje šiuolaikinių elektroninių mikroskopų naudojami elektromagnetiniai lęšiai, kurie sufokusuoja elektronus su stipriu magnetiniu lauku, kurį sukuria stabili nuolatinės srovės sužadinimo srovė, einanti per ritę su polių bateliais.
Elektronų pistoletas yra komponentas, sudarytas iš volframo vielos karšto katodo, užtvaro ir katodo. Jis gali skleisti ir formuoti vienodo greičio elektronų pluoštus, todėl pagreičio įtampos stabilumas turi būti ne mažesnis kaip viena tūkstantoji.
