Elektronmikroskoobi ja optilise mikroskoobi eelised
Elektronmikroskoop on elektroonilise optika põhimõtetel põhinev instrument, mis kasutab väga suure suurendusega aine peenstruktuure pildistamiseks valguskiirte ja optiliste läätsede asemel elektronkiirte ja läätsede abil.
Elektronmikroskoobi eraldusvõimet väljendab väike vahemaa kahe külgneva punkti vahel, mida see eristab. 1970s oli ülekandeelektronmikroskoobi eraldusvõime umbes 0,3 nanomeetrit (inimsilma eraldusvõime oli umbes 0,1 millimeetrit). Tänapäeval on elektronmikroskoopide suurendusvõime üle 3 miljoni korra, optilistel aga umbes 2000-kordse suurendusega. Seetõttu saavad elektronmikroskoobid otse jälgida teatud raskmetallide aatomite ja kristallide korralikult paigutatud aatomvõre.
Kuigi elektronmikroskoobid on optiliste mikroskoobidega võrreldes palju parema lahutusvõimega, on nende vaakumtingimustes töötamise vajaduse tõttu raske vaadelda elusorganisme, samuti võib elektronkiire kiiritamine tekitada bioloogilistele proovidele kiirguskahjustusi. Samuti tuleb täiendavalt uurida muid küsimusi, nagu elektronpüstoli heleduse ja elektronläätse kvaliteedi parandamine.
Eraldusvõime on elektronmikroskoopia oluline näitaja, mis on seotud proovi läbiva elektronkiire koonuse nurga ja lainepikkusega. Nähtava valguse lainepikkus on ligikaudu {{0}} nanomeetrit, samas kui elektronkiire lainepikkus on seotud kiirenduspingega. Kui kiirenduspinge on 50-100 kV, on elektronkiire lainepikkus ligikaudu 0.0053-0,0037 nanomeetrit. Kuna elektronkiire lainepikkus on palju väiksem kui nähtava valguse lainepikkus, on elektronmikroskoobi eraldusvõime siiski palju väiksem, isegi kui elektronkiire koonuse nurk on vaid 1 protsent optilise mikroskoobi omast. parem kui optilise mikroskoobi oma.
Elektronmikroskoop koosneb kolmest osast: peegeltorust, vaakumsüsteemist ja toitekapist. Objektiivi toru koosneb peamiselt elektroonilistest relvadest, elektroonilistest läätsedest, näidisraamidest, fluorestseeruvatest ekraanidest ja kaameramehhanismidest, mis on tavaliselt ülalt alla sambaks kokku pandud; Vaakumsüsteem koosneb mehaanilistest vaakumpumpadest, difusioonipumpadest ja vaakumventiilidest ning on õhu väljatõmbetorustiku kaudu ühendatud peeglitoruga; Toitekapp koosneb kõrgepingegeneraatorist, ergutusvoolu stabilisaatorist ning erinevatest reguleerimis- ja juhtplokkidest.
Elektronlääts on elektronmikroskoobi toru oluline komponent. See kasutab toru telje suhtes sümmeetrilist ruumilist elektri- või magnetvälja, et painutada elektronide trajektoori telje suunas, moodustades fookuse. Selle funktsioon on sarnane klaasist kumerläätse omaga valguskiire teravustamiseks, seetõttu nimetatakse seda elektronläätseks. Enamikus tänapäevastes elektronmikroskoopides kasutatakse elektromagnetläätsi, mis fokusseerivad elektronid tugeva magnetvälja kaudu, mille tekitab stabiilne alalisvoolu ergutusvool, mis läbib poolustega pooli.
Elektronpüstol on komponent, mis koosneb volframtraadist kuumkatoodist, väravast ja katoodist. See võib kiirata ja moodustada ühtlase kiirusega elektronkiire, seega peab kiirenduspinge stabiilsus olema vähemalt üks tuhandik.
Skaneeriva elektronmikroskoobi elektronkiir ei läbi proovi ning skaneerib ja ergastab ainult proovi pinnal olevaid sekundaarseid elektrone. Proovi kõrvale asetatud stsintillatsioonikristall võtab need sekundaarsed elektronid vastu ja moduleerib pärast võimendamist pilditoru elektronkiire intensiivsust, muutes seeläbi pilttoru fluorestsentsekraani heledust. Pilditoru läbipaindemähis sünkroniseeritakse skaneerimiseks proovipinna elektronkiirega, nii et pilditoru fluorestsentsekraanil kuvatakse proovipinna morfoloogiakujutis, mis on sarnane tööstustelevisiooni tööpõhimõttega.
Skaneeriva elektronmikroskoobi lahutusvõime sõltub peamiselt proovi pinnal oleva elektronkiire läbimõõdust. Suurendus on pilditoru skaneerimisamplituudi ja proovi skaneerimisamplituudi suhe, mis võib pidevalt muutuda kümnetest kordadest sadade tuhandeteni. Skaneeriv elektronmikroskoopia ei vaja väga õhukesi proove; Piltidel on tugev stereoskoopia tunne; See võib analüüsida ainete koostist, kasutades sellist teavet nagu sekundaarsed elektronid, neeldunud elektronid ja elektronkiirte ja ainete vahelise interaktsiooni tekitatud röntgenikiirgus.
Skaneeriva elektronmikroskoobi elektronpüstol ja kondensaator on ligikaudu samad, mis transmissioonielektronmikroskoobi omad, kuid elektronkiire peenemaks muutmiseks lisatakse kondensaatori alla objektiiv ja astigmatisaator ning kaks komplekti üksteisega risti. objektiivi sisse on paigaldatud ka skaneerimispoolid. Objektiivi all olev proovikamber on varustatud proovialusega, mida saab liigutada, pöörata ja kallutada.
