Prednosti elektronske mikroskopije in optične mikroskopije
Submikroskop je instrument, ki uporablja elektronske žarke in leče namesto svetlobnih žarkov in optičnih leč na podlagi načel elektronske optike za slikanje finih struktur snovi pri zelo velikih povečavah.
Ločljivost elektronskega mikroskopa je predstavljena z majhno razdaljo med sosednjima točkama, ki ju lahko razlikuje. Leta 1970 je bila ločljivost transmisijske elektronske mikroskopije 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 v atomih in kristalih nekaterih težkih kovin.
Leta 1931 sta Knorr in Ruska iz Nemčije modificirala visokonapetostni osciloskop z virom elektronov s hladno katodo in tremi elektronskimi lečami ter dobila slike, povečane za več kot desetkrat, kar je potrdilo možnost slikanja s povečavo z elektronskim mikroskopom. Leta 1932 je z izboljšavo Ruska ločljivost elektronskih mikroskopov dosegla 50 nanometrov, kar je bilo približno desetkrat več od ločljivosti takratnih optičnih mikroskopov. Posledično so elektronski mikroskopi začeli dobivati pozornost.
Leta 1940 je Hill v Združenih državah kompenziral rotacijsko asimetrijo elektronskih leč z astigmatizerjem, kar je povzročilo nov preboj v ločljivosti elektronskih mikroskopov in postopoma doseglo sodobno raven. Na Kitajskem so leta 1958 uspešno razvili presevni elektronski mikroskop z ločljivostjo 3 nanometre. Leta 1979 so razvili tudi veliki elektronski mikroskop z ločljivostjo 0,3 nanometra.
Čeprav je ločljivost elektronskih mikroskopov veliko boljša od ločljivosti optičnih mikroskopov, je težko opazovati žive organizme zaradi potrebe po vakuumu, obsevanje z elektronskim žarkom pa lahko povzroči tudi radiacijske poškodbe bioloških vzorcev. Druge težave, kot je izboljšanje svetlosti elektronske pištole in kakovosti elektronske leče, prav tako zahtevajo nadaljnje raziskave.
Ločljivost je pomemben indikator elektronske mikroskopije, ki je povezan z vpadnim 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 veliko boljša, tudi če je kot stožca elektronskega žarka le 1 % kota optičnega mikroskopa. kot pri optičnem mikroskopu.
Elektronski mikroskop je sestavljen iz treh delov: cevi, vakuumskega sistema in napajalne omarice. Zrcalni sod je v glavnem sestavljen iz komponent, kot so elektronska pištola, elektronska leča, držalo za vzorec, fluorescentni zaslon in fotografski mehanizem, ki so običajno sestavljeni v valj od zgoraj navzdol; Vakuumski sistem je sestavljen iz mehanske vakuumske črpalke, difuzijske črpalke in vakuumskega ventila, ki so povezani z zrcalno cevjo preko ekstrakcijskega cevovoda; Električno omarico sestavljajo visokonapetostni generator, stabilizator vzbujalnega toka ter različne regulacijske in krmilne enote.
Subleča 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 tvori žarišče. Njena funkcija je podobna funkciji steklene konveksne leče, da fokusira svetlobni žarek, zato se imenuje elektronska leča. Večina sodobnih elektronskih mikroskopov uporablja elektromagnetne leče, ki fokusirajo elektrone z močnim magnetnim poljem, 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.
