Elektronu mikroskopijas un optiskās mikroskopijas priekšrocības
Submikroskops ir instruments, kas izmanto elektronu starus un lēcas, nevis gaismas starus un optiskās lēcas, pamatojoties uz elektronu optikas principiem, lai attēlotu matērijas smalkās struktūras ļoti lielā palielinājumā.
Elektronu mikroskopa izšķirtspēju attēlo neliels attālums starp diviem blakus esošajiem punktiem, ko tas var atšķirt. 197 0s transmisijas elektronu mikroskopijas 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 glīti sakārtotu atomu režģi dažu smago metālu atomos un kristālos.
1931. gadā Knors un Ruska no Vācijas modificēja augstsprieguma osciloskopu ar aukstā katoda izlādes elektronu avotu un trīs elektronu lēcām un ieguva attēlus, kas palielināti par vairāk nekā desmit reizēm, apstiprinot elektronu mikroskopa palielinājuma attēlveidošanas iespēju. 1932. gadā, uzlabojot Ruska, elektronu mikroskopu izšķirtspēja sasniedza 50 nanometrus, kas bija aptuveni desmit reizes lielāka par tā laika optisko mikroskopu izšķirtspēju. Tā rezultātā elektronu mikroskopi sāka pievērst uzmanību.
194. g Ķīnā 1958. gadā veiksmīgi tika izstrādāts transmisijas elektronu mikroskops ar izšķirtspēju 3 nanometri. 1979. gadā tika izstrādāts arī liels elektronu mikroskops ar izšķirtspēju 0,3 nanometri.
Lai gan elektronu mikroskopu izšķirtspēja ir daudz labāka par optisko mikroskopu izšķirtspēju, tajos ir grūti novērot dzīvos organismus, jo ir nepieciešams strādāt vakuuma apstākļos, un arī elektronu staru apstarošana var radīt radiācijas bojājumus bioloģiskajiem paraugiem. Citi jautājumi, piemēram, elektronu lielgabalu spilgtuma un elektronu lēcu kvalitātes uzlabošana, arī prasa turpmāku izpēti.
Izšķirtspēja ir svarīgs elektronu mikroskopijas rādītājs, kas saistīts ar krītošā konusa leņķi un elektronu stara viļņa garumu, kas iet cauri paraugam. Redzamās gaismas viļņa garums ir aptuveni {{0}} nanometri, savukārt elektronu stara viļņa garums ir saistīts ar paātrinājuma spriegumu. Kad 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 nekā redzamās gaismas viļņa garums, pat ja elektronu stara konusa leņķis ir tikai 1% no optiskā mikroskopa leņķa, elektronu mikroskopa izšķirtspēja joprojām ir daudz labāka. nekā optiskais mikroskops.
Elektronu mikroskops sastāv no trim daļām: caurules, vakuuma sistēmas un barošanas skapja. Spoguļa cilindrs galvenokārt sastāv no tādām detaļām kā elektronu lielgabals, elektronu lēca, parauga turētājs, dienasgaismas ekrāns un fotografēšanas mehānisms, kas parasti ir salikti cilindrā no augšas uz leju; Vakuuma sistēma sastāv no mehāniskā vakuumsūkņa, difūzijas sūkņa un vakuuma vārsta, kas savienoti ar spoguļa cauruli caur ekstrakcijas cauruļvadu; Strāvas skapis sastāv no augstsprieguma ģeneratora, ierosmes strāvas stabilizatora un dažādiem regulēšanas un vadības blokiem.
Apakšlēca 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 izliektai lēcai, lai fokusētu gaismas staru, tāpēc to sauc par elektronu lēcu. Lielākajā daļā mūsdienu elektronu mikroskopu tiek izmantotas elektromagnētiskās lēcas, kas fokusē elektronus ar spēcīgu magnētisko lauku, ko rada stabila līdzstrāvas ierosmes strāva, kas iet caur spoli ar polu kurpēm.
Elektronu lielgabals ir detaļa, kas sastāv no volframa stieples karstā katoda, aizbīdņa un katoda. Tas var izstarot un veidot elektronu starus ar vienmērīgu ātrumu, tāpēc paātrinājuma sprieguma stabilitātei ir jābūt ne mazākai par vienu tūkstošdaļu.
