Elektronu mikroskopa un optiskā mikroskopa priekšrocības
Elektronu mikroskops ir uz elektroniskās optikas principiem balstīts instruments, kas izmanto elektronu starus un lēcas, nevis gaismas starus un optiskās lēcas, lai attēlotu matērijas smalkās struktūras ļoti lielā palielinājumā.
Elektronu mikroskopa izšķirtspējas spēja ir attēlota ar nelielu attālumu starp diviem blakus esošajiem punktiem, ko tas var atšķirt. 1970 s transmisijas elektronu mikroskopa izšķirtspēja bija aptuveni 0,3 nanometri (cilvēka acs izšķirtspēja bija aptuveni 0,1 milimetrs). Mūsdienās elektronu mikroskopu palielinājums pārsniedz 3 miljonus reižu, bet optisko mikroskopu palielinājums ir aptuveni 2000 reižu. Tāpēc elektronu mikroskopi var tieši novērot dažu smago metālu atomu un kristālu glīti sakārtotu atomu režģi.
Lai gan elektronu mikroskopiem ir daudz labāka izšķirtspēja nekā optiskajiem mikroskopiem, tajos ir grūti novērot dzīvos organismus, jo tiem ir jāstrādā vakuuma apstākļos, un arī elektronu staru apstarošana var radīt radiācijas bojājumus bioloģiskajiem paraugiem. Ir jāturpina pētīt arī citi jautājumi, piemēram, elektronu lielgabalu spilgtuma un elektronu lēcu kvalitātes uzlabošana.
Izšķirtspēja ir svarīgs elektronu mikroskopijas rādītājs, kas saistīts ar elektronu stara konusa leņķi un viļņa garumu, kas iet caur paraugu. Redzamās gaismas viļņa garums ir aptuveni {{0}} nanometri, savukārt elektronu stara viļņa garums ir saistīts ar paātrinājuma spriegumu. Ja paātrinājuma spriegums ir 50-100 kV, elektronu stara viļņa garums ir aptuveni 0.0053-0,0037 nanometri. Sakarā ar to, ka elektronu stara viļņa garums ir daudz mazāks par redzamās gaismas viļņa garumu, pat ja elektronu stara konusa leņķis ir tikai 1 procents no optiskā mikroskopa leņķa, elektronu mikroskopa izšķirtspēja joprojām ir liela. labāk nekā optiskais mikroskops.
Elektronu mikroskops sastāv no trim daļām: spoguļa caurules, vakuuma sistēmas un barošanas skapja. Objektīva stobru galvenokārt veido elektroniskie ieroči, elektroniskās lēcas, paraugu statīvi, fluorescējošie ekrāni un kameru mehānismi, kas parasti ir salikti kolonnā no augšas uz leju; Vakuuma sistēma sastāv no mehāniskiem vakuumsūkņiem, difūzijas sūkņiem un vakuuma vārstiem, un tā ir savienota ar spoguļa cauruli caur gaisa nosūkšanas cauruļvadu; Strāvas skapis sastāv no augstsprieguma ģeneratora, ierosmes strāvas stabilizatora un dažādiem regulēšanas un vadības blokiem.
Elektronu lēca ir svarīga sastāvdaļa elektronu mikroskopa caurulē. Tas izmanto telpisku elektrisko vai magnētisko lauku, kas ir simetrisks caurules asij, lai saliektu elektronu trajektoriju pret asi, veidojot fokusu. Tās funkcija ir līdzīga stikla izliektas lēcas funkcijai, lai fokusētu gaismas staru, tāpēc to sauc par elektronu lēcu. Lielākajā daļā mūsdienu elektronu mikroskopu tiek izmantotas elektromagnētiskās lēcas, kas fokusē elektronus caur spēcīgu magnētisko lauku, ko rada stabila līdzstrāvas ierosmes strāva, kas iet caur spoli ar polu kurpēm.
Elektronu lielgabals ir sastāvdaļa, kas sastāv no volframa stieples karstā katoda, vārtiem un katoda. Tas var izstarot un veidot elektronu starus ar vienmērīgu ātrumu, tāpēc paātrinājuma sprieguma stabilitātei ir jābūt ne mazākai par vienu tūkstošdaļu.
Skenējošā elektronu mikroskopa elektronu stars neiziet cauri paraugam un tikai skenē un ierosina sekundāros elektronus uz parauga virsmas. Scintilācijas kristāls, kas novietots blakus paraugam, saņem šos sekundāros elektronus un modulē attēla lampas elektronu stara intensitāti pēc pastiprināšanas, tādējādi mainot attēla lampas fluorescējošā ekrāna spilgtumu. Attēla caurules novirzes spole skenēšanai tiek sinhronizēta ar elektronu staru uz parauga virsmas, lai attēla caurules fluorescējošais ekrāns parādītu parauga virsmas morfoloģisko attēlu, kas ir līdzīgs industriālās televīzijas darbības principam.
Skenējošā elektronu mikroskopa izšķirtspēja galvenokārt ir atkarīga no elektronu stara diametra uz parauga virsmas. Palielinājums ir attēlveidošanas caurules skenēšanas amplitūdas attiecība pret parauga skenēšanas amplitūdu, kas var nepārtraukti mainīties no desmitiem reižu līdz simtiem tūkstošu reižu. Skenējošajai elektronu mikroskopijai nav nepieciešami ļoti plāni paraugi; Attēliem ir spēcīga stereoskopijas izjūta; Tas var analizēt vielu sastāvu, izmantojot tādu informāciju kā sekundārie elektroni, absorbētie elektroni un rentgena stari, ko rada mijiedarbība starp elektronu stariem un vielām.
Skenējošā elektronu mikroskopa elektronu lielgabals un kondensators ir aptuveni tādi paši kā transmisijas elektronu mikroskopam, taču, lai padarītu elektronu staru smalkāku, zem kondensatora tiek pievienota objektīva lēca un astigmatizators, kā arī divi savstarpēji perpendikulāri elementi. skenēšanas spoles ir uzstādītas arī objektīva iekšpusē. Paraugu kamera zem objektīva ir aprīkota ar parauga skatuvi, ko var pārvietot, pagriezt un noliekt.
