Výhody elektrónovej mikroskopie a optickej mikroskopie
Submikroskop je prístroj, ktorý používa elektrónové lúče a šošovky namiesto svetelných lúčov a optických šošoviek založených na princípoch elektrónovej optiky na zobrazenie jemných štruktúr hmoty pri veľmi vysokých zväčšeniach.
Rozlíšenie elektrónového mikroskopu predstavuje malá vzdialenosť medzi susednými dvoma bodmi, ktoré dokáže rozlíšiť. V 1970 rokoch bolo rozlíšenie transmisnej elektrónovej mikroskopie asi 0,3 nanometrov (rozlíšenie ľudského oka bolo asi 0,1 milimetra). V súčasnosti majú elektrónové mikroskopy zväčšenie viac ako 3 milióny krát, zatiaľ čo optické mikroskopy majú zväčšenie asi 2000 krát. Preto môžu elektrónové mikroskopy priamo pozorovať úhľadne usporiadanú atómovú mriežku v atómoch a kryštáloch určitých ťažkých kovov.
V roku 1931 Knorr a Ruska z Nemecka upravili vysokonapäťový osciloskop so zdrojom elektrónov so studenou katódou a tromi elektrónovými šošovkami a získali obrazy zväčšené viac ako desaťkrát, čo potvrdilo možnosť zobrazovania pomocou zväčšenia elektrónovým mikroskopom. V roku 1932 s vylepšením Ruska dosiahlo rozlíšenie elektrónových mikroskopov 50 nanometrov, čo bolo asi desaťnásobok rozlišovacej schopnosti optických mikroskopov v tom čase. V dôsledku toho sa pozornosť začala venovať elektrónovým mikroskopom.
V 1940 rokoch spoločnosť Hill v Spojených štátoch kompenzovala rotačnú asymetriu elektrónových šošoviek pomocou astigmatizátora, čo viedlo k novému prelomu v rozlíšení elektrónových mikroskopov a postupne sa dostalo na moderné úrovne. V Číne bol úspešne vyvinutý transmisný elektrónový mikroskop s rozlíšením 3 nanometre v roku 1958. V roku 1979 bol vyvinutý aj veľký elektrónový mikroskop s rozlíšením 0,3 nanometrov.
Hoci rozlišovacia schopnosť elektrónových mikroskopov je oveľa lepšia ako u optických mikroskopov, je ťažké v nich pozorovať živé organizmy kvôli potrebe práce vo vákuu a ožarovanie elektrónovým lúčom môže tiež spôsobiť radiačné poškodenie biologických vzoriek. Ďalšie otázky, ako je zlepšenie jasu elektrónovej pištole a kvality elektrónových šošoviek, si tiež vyžadujú ďalší výskum.
Rozlíšenie je dôležitým indikátorom elektrónovej mikroskopie, ktorý súvisí s uhlom dopadajúceho kužeľa a vlnovou dĺžkou elektrónového lúča prechádzajúceho vzorkou. Vlnová dĺžka viditeľného svetla je asi {{0}} nanometrov, pričom vlnová dĺžka elektrónového lúča súvisí s urýchľovacím napätím. Keď je urýchľovacie napätie 50-100 kV, vlnová dĺžka elektrónového lúča je približne 0.0053-0,0037 nanometrov. Vzhľadom na skutočnosť, že vlnová dĺžka elektrónového lúča je oveľa menšia ako vlnová dĺžka viditeľného svetla, aj keď je uhol kužeľa elektrónového lúča iba 1% uhlu optického mikroskopu, rozlíšenie elektrónového mikroskopu je stále oveľa lepšie. ako optický mikroskop.
Elektrónový mikroskop sa skladá z troch častí: trubice, vákuového systému a napájacej skrine. Zrkadlový valec pozostáva hlavne z komponentov, ako je elektrónová pištoľ, elektrónová šošovka, držiak vzorky, fluorescenčná clona a fotografický mechanizmus, ktoré sú zvyčajne zostavené do valca zhora nadol; Vákuový systém pozostáva z mechanickej vákuovej pumpy, difúznej pumpy a vákuového ventilu, ktoré sú pripojené k zrkadlovej trubici cez extrakčné potrubie; Napájacia skriňa sa skladá z vysokonapäťového generátora, stabilizátora budiaceho prúdu a rôznych regulačných a riadiacich jednotiek.
Subšošovka je dôležitou súčasťou tubusu elektrónového mikroskopu. Využíva priestorové elektrické alebo magnetické pole symetrické k osi trubice na ohýbanie trajektórie elektrónov smerom k osi, čím sa vytvára ohnisko. Jeho funkcia je podobná ako u sklenenej konvexnej šošovky na zaostrenie svetelného lúča, preto sa nazýva elektrónová šošovka. Väčšina moderných elektrónových mikroskopov používa elektromagnetické šošovky, ktoré zaostrujú elektróny silným magnetickým poľom generovaným stabilným jednosmerným budiacim prúdom prechádzajúcim cievkou s pólovými nástavcami.
Elektrónové delo je komponent zložený z horúcej katódy z volfrámového drôtu, brány a katódy. Dokáže vyžarovať a vytvárať elektrónové lúče s rovnomernou rýchlosťou, preto sa vyžaduje, aby stabilita akceleračného napätia nebola menšia ako jedna tisícina.
