Výhody elektrónovej mikroskopie oproti optickej mikroskopii
Elektrónový mikroskop je prístroj, ktorý používa elektrónové lúče a elektrónové šošovky namiesto svetelných lúčov a optických šošoviek založených na princípoch elektrónovej optiky na zobrazenie jemnej štruktúry hmoty pri veľmi veľkom zväčšení.
Rozlišovacia schopnosť elektrónového mikroskopu je vyjadrená malou vzdialenosťou medzi dvoma susednými bodmi, ktorú dokáže rozlíšiť. V 1970 rokoch bolo rozlíšenie transmisných elektrónových mikroskopov asi 0,3 nanometrov (rozlišovacia schopnosť ľudského oka je asi 0,1 milimetra). V súčasnosti maximálne zväčšenie elektrónových mikroskopov presahuje 3 milióny krát, zatiaľ čo maximálne zväčšenie optických mikroskopov je asi 2,000 krát. Preto možno atómy určitých ťažkých kovov a úhľadne usporiadanú atómovú mriežku v kryštáloch priamo pozorovať prostredníctvom elektrónových mikroskopov.
Hoci rozlišovacia schopnosť elektrónových mikroskopov je oveľa lepšia ako u optických mikroskopov, elektrónové mikroskopy musia pracovať v podmienkach vákua, takže je ťažké pozorovať živé organizmy a ožarovanie elektrónových lúčov môže tiež spôsobiť radiačné poškodenie biologických vzoriek. Je tiež potrebné pokračovať v štúdiu ďalších problémov, ako je zlepšenie jasu elektrónovej pištole a kvalita elektrónovej šošovky.
Rozlišovacia schopnosť je dôležitým ukazovateľom elektrónového mikroskopu, ktorý súvisí s uhlom dopadajúceho kužeľa a vlnovou dĺžkou elektrónového lúča prechádzajúceho vzorkou. 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 kilovoltov, vlnová dĺžka elektrónového lúča je približne 0,0053 až 0,0037 nanometrov. Pretože vlnová dĺžka elektrónového lúča je oveľa menšia ako vlnová dĺžka viditeľného svetla, aj keď je uhol kužeľa elektrónového lúča len 1% uhlu optického mikroskopu, rozlišovacia schopnosť elektrónového mikroskopu je stále oveľa lepšia ako optického mikroskopu.
Elektrónový mikroskop sa skladá z troch častí: tubusu šošovky, vákuového systému a napájacej skrine. Tubus objektívu obsahuje hlavne komponenty ako elektrónová pištoľ, elektrónová šošovka, držiak vzorky, fluorescenčná clona a mechanizmus fotoaparátu. Tieto komponenty sú zvyčajne zostavené do valca zhora nadol; vákuový systém pozostáva z mechanickej vákuovej pumpy, difúznej pumpy, vákuového ventilu atď. a čerpá sa cez Plynové potrubie je pripojené k šošovkovej trubici; rozvodná skriňa sa skladá z vysokonapäťového generátora, stabilizátora budiaceho prúdu a rôznych nastavovacích riadiacich jednotiek.
Elektrónová šošovka je dôležitou súčasťou tubusu elektrónového mikroskopu. Využíva priestorové elektrické pole alebo magnetické pole, ktoré je symetrické k osi hlavne, aby ohýbalo trajektóriu elektrónov smerom k osi a vytvorilo ohnisko. Jeho funkcia je podobná ako u sklenenej konvexnej šošovky na zaostrenie lúča, preto sa nazýva elektrónová šošovka. . Väčšina moderných elektrónových mikroskopov používa elektromagnetické šošovky. Silné magnetické pole generované veľmi stabilným jednosmerným budiacim prúdom prechádzajúcim cievkou s pólovými nástavcami sústreďuje elektróny.
Elektrónové delo je komponent zložený z horúcej katódy s volfrámovým vláknom, mriežky a katódy. Dokáže vyžarovať a vytvárať elektrónové lúče s rovnomernou rýchlosťou, preto sa vyžaduje, aby stabilita urýchľovacieho napätia nebola menšia ako jedna desaťtisícina.
Elektrónové mikroskopy možno podľa štruktúry a použitia rozdeliť na transmisné elektrónové mikroskopy, skenovacie elektrónové mikroskopy, reflexné elektrónové mikroskopy a emisné elektrónové mikroskopy. Transmisné elektrónové mikroskopy sa často používajú na pozorovanie drobných materiálových štruktúr, ktoré sa nedajú rozlíšiť bežnými mikroskopmi; rastrovacie elektrónové mikroskopy sa používajú hlavne na pozorovanie morfológie pevných povrchov a môžu sa tiež kombinovať s röntgenovými difraktometrami alebo elektrónovými energetickými spektrometrami na vytváranie elektrónov Mikrosondy sa používajú na analýzu zloženia materiálu; emisné elektrónové mikroskopy sa používajú na štúdium povrchov samovyžarujúcich elektrónov.
