Prednosti elektronske mikroskopije pred optično mikroskopijo
Elektronski mikroskop je instrument, ki uporablja elektronske žarke in elektronske leče namesto svetlobnih žarkov in optičnih leč, ki temelji na načelih elektronske optike za slikanje fine strukture snovi pri zelo veliki povečavi.
Ločljivost elektronskega mikroskopa je izražena z majhno razdaljo med dvema sosednjima točkama, ki ju lahko loči. Leta 1970 je bila ločljivost transmisijskih elektronskih mikroskopov približno 0,3 nanometra (ločljivost človeškega očesa je približno 0,1 milimetra). Dandanes največja povečava elektronskih mikroskopov presega 3-milijonkrat, medtem ko je največja povečava optičnih mikroskopov približno 2,000-krat. Zato je mogoče atome nekaterih težkih kovin in lepo urejeno atomsko mrežo v kristalih neposredno opazovati z elektronskimi mikroskopi.
Čeprav je ločljivost elektronskih mikroskopov veliko boljša od optičnih mikroskopov, morajo elektronski mikroskopi delovati v vakuumskih pogojih, zato je težko opazovati žive organizme, obsevanje elektronskih žarkov pa lahko povzroči tudi radiacijske poškodbe bioloških vzorcev. Še naprej je treba preučevati tudi druga vprašanja, kot sta izboljšanje svetlosti elektronskega topa in kakovosti elektronske leče.
Ločljivost je pomemben pokazatelj elektronskega mikroskopa, ki je povezan z vpadnim kotom stožca in valovno dolžino elektronskega žarka, ki prehaja skozi vzorec. Valovna dolžina vidne svetlobe je približno 300 do 700 nanometrov, valovna dolžina elektronskega žarka pa je povezana s pospeševalno napetostjo. Ko je pospeševalna napetost od 50 do 100 kilovoltov, je valovna dolžina žarka elektronov približno 0,0053 do 0,0037 nanometrov. Ker je valovna dolžina elektronskega žarka veliko manjša od valovne dolžine vidne svetlobe, tudi če je stožčasti kot elektronskega žarka le 1 % kota optičnega mikroskopa, je ločljivost elektronskega mikroskopa še vedno veliko večja od tiste optičnega mikroskopa.
Elektronski mikroskop je sestavljen iz treh delov: lečne cevi, vakuumskega sistema in napajalne omarice. Cev objektiva vključuje predvsem komponente, kot so elektronska puška, elektronska leča, držalo za vzorec, fluorescentni zaslon in mehanizem kamere. Te komponente so običajno sestavljene v valj od zgoraj navzdol; vakuumski sistem je sestavljen iz mehanske vakuumske črpalke, difuzijske črpalke, vakuumskega ventila itd., črpa pa se skozi plinovod je povezan z lečno cevjo; močnostno omarico sestavljajo visokonapetostni generator, stabilizator vzbujalnega toka in različne regulacijske enote.
Elektronska leča je pomemben sestavni del cevi elektronskega mikroskopa. Uporablja prostorsko električno polje 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 za fokusiranje žarka, zato se imenuje elektronska leča. . Večina sodobnih elektronskih mikroskopov uporablja elektromagnetne leče. Močno magnetno polje, ki ga ustvari zelo stabilen enosmerni vzbujalni tok, ki poteka skozi tuljavo s polnimi čevlji, fokusira elektrone.
Elektronska pištola je komponenta, sestavljena iz vroče katode z volframovo nitko, mreže in katode. Lahko oddaja in tvori elektronske žarke z enakomerno hitrostjo, zato mora biti stabilnost pospeševalne napetosti najmanj ena desettisočinka.
Elektronske mikroskope lahko glede na njihovo strukturo in uporabo razdelimo na transmisijske elektronske mikroskope, vrstične elektronske mikroskope, refleksijske elektronske mikroskope in emisijske elektronske mikroskope. Transmisijski elektronski mikroskopi se pogosto uporabljajo za opazovanje drobnih materialnih struktur, ki jih ni mogoče razlikovati z običajnimi mikroskopi; vrstični elektronski mikroskopi se večinoma uporabljajo za opazovanje morfologije trdnih površin in jih je mogoče kombinirati tudi z rentgenskimi difraktometri ali spektrometri elektronske energije, da se tvorijo elektroni. Mikrosonde se uporabljajo za analizo materialne sestave; emisijski elektronski mikroskopi se uporabljajo za preučevanje površin samoemitiranih elektronov.
