Prednosti elektronskega mikroskopa in optičnega mikroskopa
Elektronski mikroskop je instrument, ki temelji na načelih elektronske optike, ki uporablja elektronske žarke in leče namesto svetlobnih žarkov in optičnih leč za slikanje finih struktur snovi pri zelo veliki povečavi.
Ločljivost elektronskega mikroskopa je predstavljena z majhno razdaljo med sosednjima točkama, ki jih lahko razlikuje. Leta 1970 je bila ločljivost transmisijskega elektronskega mikroskopa približno 0,3 nanometra (ločljivost človeškega očesa je bila približno 0,1 milimetra). Dandanes imajo elektronski mikroskopi več kot 3-milijonkratno povečavo, medtem ko imajo optični mikroskopi približno 2000-kratno povečavo. Zato lahko elektronski mikroskopi neposredno opazujejo lepo urejeno atomsko mrežo nekaterih atomov in kristalov težkih kovin.
Čeprav imajo elektronski mikroskopi veliko boljšo ločljivost kot optični mikroskopi, je žive organizme težko opazovati zaradi potrebe po vakuumu, obsevanje z elektronskim žarkom pa lahko povzroči tudi radiacijske poškodbe bioloških vzorcev. Dodatno je treba preučiti tudi druga vprašanja, kot je izboljšanje svetlosti elektronske pištole in kakovosti elektronske leče.
Ločljivost je pomemben indikator elektronske mikroskopije, ki je povezan s kotom stožca in valovno dolžino elektronskega žarka, ki prehaja skozi vzorec. Valovna dolžina vidne svetlobe je približno {{0}} nanometrov, medtem ko je valovna dolžina žarka elektronov povezana s pospeševalno napetostjo. Ko je pospeševalna napetost 50-100 kV, je valovna dolžina elektronskega žarka približno 0.0053-0.0037 nanometrov. Zaradi dejstva, da je valovna dolžina elektronskega žarka veliko manjša od valovne dolžine vidne svetlobe, je ločljivost elektronskega mikroskopa še vedno velika, tudi če je kot stožca elektronskega žarka le 1 % kota optičnega mikroskopa. boljši od optičnega mikroskopa.
Elektronski mikroskop je sestavljen iz treh delov: zrcalne cevi, vakuumskega sistema in napajalne omarice. Cev leče je v glavnem sestavljena iz elektronskih pištol, elektronskih leč, stojal za vzorce, fluorescenčnih zaslonov in mehanizmov kamere, ki so običajno sestavljeni v stolpec od zgoraj navzdol; Vakuumski sistem je sestavljen iz mehanskih vakuumskih črpalk, difuzijskih črpalk in vakuumskih ventilov ter je povezan z zrcalno cevjo preko cevovoda za odvod zraka; Energetska omara je sestavljena iz visokonapetostnega generatorja, stabilizatorja vzbujalnega toka ter različnih regulacijskih in regulacijskih enot.
Elektronska leča je pomemben sestavni del tubusa elektronskega mikroskopa. Uporablja prostorsko električno ali magnetno polje, ki je simetrično glede na os cevi, da upogne pot elektronov proti osi in tako oblikuje žarišče. Njena funkcija je podobna funkciji steklene konveksne leče, da fokusira žarek svetlobe, zato se imenuje elektronska leča. Večina sodobnih elektronskih mikroskopov uporablja elektromagnetne leče, ki fokusirajo elektrone skozi močno magnetno polje, ki ga ustvari stabilen enosmerni vzbujalni tok, ki teče skozi tuljavo s polnimi čevlji.
Elektronska pištola je komponenta, sestavljena iz vroče katode iz volframove žice, vrat in katode. Lahko oddaja in tvori elektronske žarke z enakomerno hitrostjo, zato mora biti stabilnost pospeševalne napetosti najmanj ena tisočinka.
Elektronski žarek vrstičnega elektronskega mikroskopa ne prehaja skozi vzorec in samo skenira in vzbuja sekundarne elektrone na površini vzorca. Scintilacijski kristal, nameščen poleg vzorca, sprejme te sekundarne elektrone in modulira intenzivnost elektronskega žarka slikovne cevi po ojačanju, s čimer spremeni svetlost fluorescentnega zaslona slikovne cevi. Odklonska tuljava slikovne cevi je sinhronizirana z elektronskim žarkom na površini vzorca za skeniranje, tako da fluorescentni zaslon slikovne cevi prikaže morfološko sliko površine vzorca, kar je podobno principu delovanja industrijske televizije.
Ločljivost vrstičnega elektronskega mikroskopa je v glavnem odvisna od premera elektronskega žarka na površini vzorca. Povečava je razmerje med amplitudo skeniranja na slikovni cevi in amplitudo skeniranja na vzorcu, ki se lahko nenehno spreminja od desetkrat do stotisočkrat. Vrstična elektronska mikroskopija ne zahteva zelo tankih vzorcev; Slike imajo močan občutek stereoskopije; Lahko analizira sestavo snovi z uporabo informacij, kot so sekundarni elektroni, absorbirani elektroni in rentgenski žarki, ki nastanejo zaradi interakcije med elektronskimi žarki in snovmi.
Elektronski top in kondenzor vrstičnega elektronskega mikroskopa sta približno enaka kot pri transmisijskem elektronskem mikroskopu, vendar sta za finejši elektronski žarek pod kondenzor dodana leča objektiva in astigmatizer ter dva sklopa medsebojno pravokotnih tuljave za skeniranje so nameščene tudi znotraj leče objektiva. Vzorčna komora pod lečo objektiva je opremljena z vzorčno mizo, ki jo je mogoče premikati, vrteti in nagibati.
