Elektronu mikroskopu priekšrocības salīdzinājumā ar optiskajiem mikroskopiem
Elektronu mikroskops ir instruments, kas izmanto elektronu staru un elektronu lēcu, nevis gaismas staru un optisko lēcu saskaņā ar elektronu optikas principu, lai materiāla smalkā struktūra tiktu attēlota ļoti lielā palielinājumā.
Elektronu mikroskopa izšķirtspēja ir izteikta kā mazs attālums starp diviem blakus esošajiem punktiem, ko tas var atrisināt. 1970 s transmisijas elektronu mikroskopa izšķirtspēja bija aptuveni 0,3 nanometri (cilvēka acs izšķirtspēja ir aptuveni 0,1 milimetrs). Mūsdienās lielais elektronu mikroskopa palielinājums ir vairāk nekā 3 miljoni reižu, savukārt lielais optiskā mikroskopa palielinājums ir aptuveni 2,000 reizes, tāpēc elektronu mikroskops var tieši novērot noteiktu smago metālu atomus un kristālus. glīti sakārtota atomu punktu matrica.
1931. gadā Vācijas Knorrs un Ruska ar aukstā katoda izlādes elektronu avotu un trim elektronu lēcām modificēja augstsprieguma osciloskopu un ieguva vairāk nekā desmitkārtīgu attēla palielinājumu, kas apstiprina iespēju palielināt attēlu ar elektronu mikroskopu. 1932. gadā pēc Ruska uzlabošanas elektronu mikroskopa izšķirtspēja sasniedza 50 nanometrus, kas ir aptuveni 10 reizes lielāka par optiskā mikroskopa izšķirtspēju tajā laikā, un tāpēc elektronu mikroskops sāka pievērst cilvēku uzmanību.
194. gados ASV Hills izmantoja izkliedētāju, lai kompensētu elektronu lēcas rotācijas asimetriju, tādējādi elektronu mikroskopa izšķirtspējai bija jauns izrāviens un pakāpeniski sasniedza mūsdienu līmeni. Ķīnā, 1958. gadā, veiksmīga attīstība pārraides elektronu mikroskops, tā izšķirtspēja 3 nanometri, 1979. gadā un padarīja izšķirtspēju 0,3 nanometri liela mēroga elektronu mikroskopu.
Lai gan elektronu mikroskopa izšķirtspēja ir bijusi daudz labāka nekā optiskajam mikroskopam, elektronu mikroskopam ir jādarbojas vakuuma apstākļos, tāpēc ir grūti novērot dzīvos organismus, un elektronu stara apstarošana radīs bioloģiskos paraugus. apstarošanas bojājumi. Jāturpina pētīt arī citas problēmas, piemēram, elektronu lielgabala spilgtums un elektronu lēcas kvalitātes uzlabošana.
Izšķirtspēja ir svarīgs elektronu mikroskopa rādītājs, kas ir saistīts ar elektronu staru kūļa konusa leņķi un viļņa garumu, kas iet caur paraugu. Redzamās gaismas viļņa garums ir aptuveni {{0}} nm, un elektronu stara viļņa garums ir saistīts ar paātrinājuma spriegumu. Kad paātrinājuma spriegums ir no 50 līdz 100 kV, elektronu stara viļņa garums ir aptuveni 0,0053 līdz 0,0037 nm. Tā kā elektronu stara viļņa garums ir daudz mazāks par redzamās gaismas viļņa garumu, pat tad, ja elektronu stara konusa leņķis ir tikai 1% no optiskā mikroskopa, elektronu mikroskopa izšķirtspēja joprojām ir daudz labāka nekā optiskā mikroskopa izšķirtspēja. .
Elektronu mikroskops sastāv no trim daļām: spoguļa caurules, vakuuma sistēmas un barošanas skapja. Mucā galvenokārt ir elektronu lielgabals, elektronu lēca, paraugu turētājs, dienasgaismas ekrāns un kameras mehānisms un citas sastāvdaļas, šīs sastāvdaļas parasti tiek saliktas no augšas uz leju kolonnā; vakuuma sistēma sastāv no mehāniskā vakuumsūkņa, difūzijas sūkņa un vakuuma vārstiem utt., un caur sūknēšanas cauruļvadu, kas savienots ar spoguļa mucu; barošanas skapis sastāv no augstsprieguma ģeneratora, ierosmes strāvas stabilizatora un dažādiem regulējošiem vadības blokiem.
Elektronu lēca ir svarīga elektronu mikroskopa stobra daļa, tā ir simetriska kosmosa elektriskā lauka vai magnētiskā lauka stobra asij tā, lai elektrons izliektos stikla lomas fokusēšanas veidošanās asij. objektīvs, lai veiktu gaismas stara fokusēšanas lomu, ir līdzīga objektīva lomai, tāpēc to sauc par elektronu lēcu. Lielākajā daļā mūsdienu elektronu mikroskopu tiek izmantotas elektromagnētiskās lēcas, izmantojot ļoti stabilu līdzstrāvas ierosmes strāvu caur spoli ar stiprā magnētiskā lauka radīto polu, lai fokusētu elektronus.
Elektronu lielgabals ir sastāvdaļa, kas sastāv no volframa karstā katoda, vārtiem un katoda. Tas izstaro un veido elektronu staru ar vienmērīgu ātrumu, tāpēc paātrinājuma sprieguma stabilitātei ir jābūt ne mazākai par vienu daļu no desmit tūkstošiem.
Elektronu mikroskopus var iedalīt transmisijas elektronu mikroskopos, skenējošos elektronu mikroskopos, atstarošanas elektronu mikroskopos un emisijas elektronu mikroskopos pēc to uzbūves un pielietojuma. Pārraides elektronu mikroskopu bieži izmanto, lai novērotu tos, ar parastajiem mikroskopiem nevar atšķirt materiāla smalko struktūru; skenēšanas elektronu mikroskopu galvenokārt izmanto, lai novērotu cietās virsmas morfoloģiju, bet arī ar rentgenstaru difraktometru vai elektronu spektrometru, kas apvienots, lai izveidotu elektronu mikrozondi, ko izmanto materiāla sastāva analīzei; emisijas elektronu mikroskops elektronu pašemisijas virsmas pētīšanai.
