Výhody elektrónovej mikroskopie v porovnaní s optickou mikroskopiou
Hoci rozlíšenie elektrónového mikroskopu je oveľa lepšie ako optického mikroskopu, je ťažké pozorovať živé organizmy, pretože musia pracovať vo vákuu a ožarovanie elektrónovým lúčom spôsobí, že biologické vzorky budú trpieť ožiarením. Ďalšie problémy, ako je jas elektrónového dela a zlepšenie kvality elektrónových šošoviek, musia tiež pokračovať v štúdiu.
Rozlišovacia schopnosť je dôležitým ukazovateľom elektrónového mikroskopu, ktorý súvisí s uhlom dopadu kužeľa a vlnovou dĺžkou elektrónového lúča cez vzorku. Vlnová dĺžka viditeľného svetla je približne 300 až 700 nanometrov a vlnová dĺžka elektrónového lúča súvisí s urýchľujúcim napätím. Keď je urýchľovacie napätie 50 až 100 kV, vlnová dĺžka elektrónového lúča je asi 0,0053 až 0,0037 nanometrov. Keďže vlnová dĺžka elektrónového lúča je oveľa menšia ako vlnová dĺžka viditeľného svetla, takže aj keď je uhol kužeľa elektrónového lúča iba 1 % optického mikroskopu, rozlišovacia schopnosť elektrónového mikroskopu je stále oveľa lepšia ako u optického mikroskopu. mikroskop.
Elektrónový mikroskop sa skladá z troch častí: zrkadlovej trubice, vákuového systému a napájacej skrine. Hlaveň má hlavne elektrónovú pištoľ, elektrónovú šošovku, držiak vzorky, fluorescenčnú obrazovku a mechanizmus fotoaparátu a ďalšie komponenty, tieto komponenty sú zvyčajne zostavené zhora nadol do stĺpca; vákuový systém pozostáva z mechanickej vákuovej pumpy, difúznych čerpadiel a vákuových ventilov atď., A cez čerpacie potrubie pripojené k valcu zrkadla; napájacia skriňa pozostáva z vysokonapäťového generátora, stabilizátora budiaceho prúdu a rôznych regulačných riadiacich jednotiek.
Elektrónová šošovka je dôležitou súčasťou tubusu elektrónového mikroskopu, je symetrická s osou tubusu vesmírneho elektrického poľa alebo magnetického poľa tak, aby dráha elektrónu k osi tvorby zaostrenia bola konvexná. šošovky, aby sa úloha lúča svetla zaostrenie je podobná úlohe šošovky, preto sa nazýva elektrónová šošovka. Väčšina moderných elektrónových mikroskopov používa elektromagnetické šošovky veľmi stabilným jednosmerným budiacim prúdom cez cievku s pólovou pätkou generovanou silným magnetickým poľom na zaostrenie elektrónov.
Elektrónové delo je komponent pozostávajúci z volfrámovej horúcej katódy, brány a katódy. Vyžaruje a vytvára elektrónový lúč s rovnomernou rýchlosťou, takže stabilita urýchľovacieho napätia musí byť najmenej jedna z desiatich tisíc.
Elektrónové mikroskopy možno podľa štruktúry a použitia kategorizovať na transmisné elektrónové mikroskopy, skenovacie elektrónové mikroskopy, reflexné elektrónové mikroskopy a emisné elektrónové mikroskopy. Transmisný elektrónový mikroskop sa často používa na pozorovanie tých, ktorí s bežnými mikroskopmi nedokážu rozlíšiť jemnú štruktúru materiálu; rastrovací elektrónový mikroskop sa používa hlavne na pozorovanie morfológie pevných povrchov, ale aj s röntgenovým difraktometrom alebo elektrónovým spektrometrom kombinovaným na vytvorenie elektrónovej mikrosondy, ktorá sa používa na analýzu zloženia materiálu; emisný elektrónový mikroskop na štúdium povrchu samovyžarovania elektrónov.
Elektrónový lúč rastrovacieho elektrónového mikroskopu neprechádza cez vzorku, ale iba skenuje povrch vzorky, aby excitoval sekundárne elektróny. Scintilačný kryštál umiestnený vedľa vzorky prijíma tieto sekundárne elektróny, ktoré sú zosilnené, aby modulovali intenzitu elektrónového lúča CRT, čím sa mení jas na fluorescenčnej obrazovke CRT. Vychyľovacia cievka CRT je synchronizovaná s elektrónovým lúčom na povrchu vzorky, takže fluorescenčná obrazovka CRT zobrazuje topografický obraz povrchu vzorky, ktorý je podobný princípu fungovania priemyselných televíznych prijímačov.
Rozlíšenie rastrovacieho elektrónového mikroskopu je určené hlavne priemerom elektrónového lúča na povrchu vzorky. Zväčšenie je pomer amplitúdy skenovania na skúmavke k amplitúde skenovania na vzorke, ktorý sa môže plynule meniť od desiatok do stoviek tisíc krát. Rastrovacie elektrónové mikroskopy nevyžadujú veľmi tenké vzorky; obraz má silný zmysel pre trojrozmernosť; a môže analyzovať zloženie látky pomocou informácií, ako sú sekundárne elektróny, absorbované elektróny a röntgenové lúče generované interakciou elektrónového lúča s látkou.
Rastrovací elektrónový mikroskop elektrónové delo a zrkadlové zrkadlo a transmisný elektrónový mikroskop sú viac-menej rovnaké, ale aby bol elektrónový lúč jemnejší, v pozorovacom zrkadle pod šošovkou objektívu je pridaný a rozptylovač v šošovke objektívu tiež vybavené dvoma sadami kolmých na seba vo vnútri snímacej cievky. Vzorková komora pod šošovkou objektívu je vybavená vzorkovým stolíkom, ktorý možno posúvať, otáčať a nakláňať.
