Elektronu mikroskopijas priekšrocības salīdzinājumā ar optisko mikroskopiju
Elektronu mikroskops ir instruments, kas izmanto elektronu starus un elektronu lēcas, nevis gaismas starus un optiskās lēcas, kuru pamatā ir elektronu optikas principi, lai attēlotu matērijas smalko struktūru ļoti lielā palielinājumā.
Elektronu mikroskopa izšķirtspēja ir izteikta ar nelielu attālumu starp diviem blakus esošajiem punktiem, ko tas var izšķirt. 1970 s transmisijas elektronu mikroskopu izšķirtspēja bija aptuveni 0,3 nanometri (cilvēka acs izšķirtspēja ir aptuveni 0,1 milimetrs). Mūsdienās elektronu mikroskopu maksimālais palielinājums pārsniedz 3 miljonus reižu, savukārt optisko mikroskopu maksimālais palielinājums ir aptuveni 2,000 reizes. Tāpēc atsevišķu smago metālu atomus un glīti sakārtoto atomu režģi kristālos var tieši novērot caur elektronu mikroskopiem.
Lai gan elektronu mikroskopu izšķirtspēja ir daudz labāka nekā optiskajiem mikroskopiem, elektronu mikroskopiem ir jādarbojas vakuuma apstākļos, tāpēc ir grūti novērot dzīvos organismus, un elektronu staru apstarošana var izraisīt arī radiācijas bojājumus bioloģiskajiem paraugiem. Ir jāturpina pētīt arī citi jautājumi, piemēram, elektronu lielgabala spilgtuma un elektronu lēcas kvalitātes uzlabošana.
Izšķirtspēja ir svarīgs elektronu mikroskopa rādītājs, kas ir saistīts ar krītošā konusa leņķi un elektronu stara viļņa garumu, kas iet caur paraugu. Redzamās gaismas viļņa garums ir aptuveni no 300 līdz 700 nanometriem, un elektronu stara viļņa garums ir saistīts ar paātrinājuma spriegumu. Kad paātrinājuma spriegums ir no 50 līdz 100 kilovoltiem, elektronu stara viļņa garums ir aptuveni 0,0053 līdz 0,0037 nanometri. 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 izšķirtspējas, elektronu mikroskopa izšķirtspēja joprojām ir daudz labāka par to. no optiskā mikroskopa.
Elektronu mikroskops sastāv no trim daļām: lēcas caurules, vakuuma sistēmas un barošanas skapja. Objektīva cilindrā galvenokārt ir iekļautas tādas sastāvdaļas kā elektronu lielgabals, elektronu lēca, parauga turētājs, dienasgaismas ekrāns un kameras mehānisms. Šīs sastāvdaļas parasti tiek saliktas cilindrā no augšas uz leju; vakuuma sistēma sastāv no mehāniskā vakuuma sūkņa, difūzijas sūkņa, vakuuma vārsta utt., un tiek sūknēta caur Gāzes vadu ir savienots ar lēcas cauruli; barošanas skapis sastāv no augstsprieguma ģeneratora, ierosmes strāvas stabilizatora un dažādiem regulēšanas vadības blokiem.
Elektronu lēca ir svarīga elektronu mikroskopa stobra sastāvdaļa. Tas izmanto telpisku elektrisko lauku vai magnētisko lauku, kas ir simetrisks stobra asij, lai saliektu elektronu trajektoriju pret asi, veidojot fokusu. Tās funkcija ir līdzīga stikla izliektas lēcas funkcijai, lai fokusētu staru, tāpēc to sauc par elektronu lēcu. . Lielākā daļa mūsdienu elektronu mikroskopu izmanto elektromagnētiskās lēcas. Spēcīgais magnētiskais lauks, ko rada ļoti stabila līdzstrāvas ierosmes strāva, kas iet caur spoli ar polu kurpēm, fokusē elektronus.
Elektronu lielgabals ir sastāvdaļa, kas sastāv no volframa kvēldiega karstā katoda, režģa un katoda. Tas var izstarot un veidot elektronu starus ar vienmērīgu ātrumu, tāpēc paātrinājuma sprieguma stabilitātei ir jābūt ne mazākai par vienu desmit tūkstošdaļu.
Elektronu mikroskopus var iedalīt transmisijas elektronu mikroskopos, skenējošajos elektronu mikroskopos, atstarošanas elektronu mikroskopos un emisijas elektronu mikroskopos atbilstoši to struktūrai un izmantošanai. Transmisijas elektronu mikroskopus bieži izmanto, lai novērotu sīkas materiāla struktūras, kuras nevar atšķirt ar parastajiem mikroskopiem; skenējošos elektronu mikroskopus galvenokārt izmanto, lai novērotu cieto virsmu morfoloģiju, un tos var arī kombinēt ar rentgenstaru difraktometriem vai elektronu enerģijas spektrometriem, veidojot elektronu Mikrozondes izmanto materiālu sastāva analīzei; pašemitāro elektronu virsmu pētīšanai izmanto emisijas elektronu mikroskopus.
