Elektronmikroskoopide eelised võrreldes optiliste mikroskoopidega
Elektronmikroskoop on instrument, mis kasutab elektronoptika põhimõttel valguskiire ja optilise läätse asemel elektronkiirt ja elektronläätse, nii et materjali peenstruktuur pildistatakse väga suure suurendusega.
Elektronmikroskoobi eraldusvõimet väljendatakse väikese vahekaugusena kahe naaberpunkti vahel, mida see suudab lahendada. 1970 s oli transmissioonielektronmikroskoobi eraldusvõime umbes 0,3 nanomeetrit (inimsilma eraldusvõime on umbes 0,1 millimeetrit). Tänapäeval on elektronmikroskoobi suur suurendus enam kui 3 miljonit korda, samas kui optilise mikroskoobi suur suurendus on umbes 2,000 korda, seega saab elektronmikroskoobi abil otse jälgida teatud raskmetallide aatomeid ja kristalle. korralikult paigutatud aatomi punktmaatriks.
1931. aastal modifitseerisid Saksamaa Knorr ja Ruska külma katoodlahendusega elektronide allika ja kolme elektronläätsega kõrgepinge ostsilloskoopi ning saavutasid kujutise enam kui tosinakordse suurenduse, mis kinnitab kujutise elektronmikroskoobi suurenduse võimalust. 1932. aastal jõudis pärast Ruska täiustamist elektronmikroskoobi lahutusvõime 50 nanomeetrini, mis on umbes 10 korda suurem kui tolleaegne optilise mikroskoobi lahutusvõime ja nii hakkas elektronmikroskoop inimeste tähelepanu pälvima.
1940-il kasutas Ameerika Ühendriikide Hill elektronläätse pöörlemise asümmeetria kompenseerimiseks dispergaatorit, nii et elektronmikroskoobi lahutusvõime saavutas uue läbimurde ja jõudis järk-järgult tänapäevasele tasemele. Hiinas, 1958. aastal, edukas väljatöötamine ülekande elektronmikroskoobi, selle lahutusvõime 3 nanomeetrit, 1979. aastal ja tehtud lahutusvõime 0,3 nanomeetrit suuremahulise elektronmikroskoobi.
Kuigi elektronmikroskoobi eraldusvõime on olnud palju parem kui optilisel mikroskoobil, peab elektronmikroskoop töötama vaakumtingimustes, mistõttu on elusorganisme raske jälgida ja elektronkiire kiiritamine muudab bioloogilised proovid kiirituskahjustus. Uurimist vajavad ka muud probleemid, nagu elektronpüstoli heledus ja elektronläätse kvaliteedi paranemine.
Lahutusvõime on elektronmikroskoobi oluline indeks, mis on seotud proovi läbiva elektronkiire koonuse langemisnurga ja lainepikkusega. Nähtava valguse lainepikkus on umbes {{0}} nm ja elektronkiire lainepikkus on seotud kiirenduspingega. Kui kiirenduspinge on 50 kuni 100 kV, on elektronkiire lainepikkus umbes 0,0053 kuni 0,0037 nm. Kuna elektronkiire lainepikkus on palju väiksem kui nähtava valguse lainepikkus, siis isegi kui elektronkiire koonuse nurk on vaid 1% optilise mikroskoobi omast, on elektronmikroskoobi eraldusvõime ikkagi palju parem kui optilisel mikroskoobil. .
Elektronmikroskoop koosneb kolmest osast: peegeltorust, vaakumsüsteemist ja toitekapist. Tünnil on peamiselt elektronpüstol, elektronlääts, proovihoidik, fluorestseeruv ekraan ja kaameramehhanism ning muud komponendid, need komponendid on tavaliselt ülalt alla sambaks kokku pandud; vaakumsüsteem koosneb mehaanilisest vaakumpumbast, difusioonipumbast ja vaakumventiilidest jne ning läbi pumpamistorustiku, mis on ühendatud peegli tünniga; toiteallika kapp koosneb kõrgepingegeneraatorist, ergutusvoolu stabilisaatorist ja mitmesugustest reguleerivatest juhtplokkidest.
Elektronlääts on elektronmikroskoobi silindri oluline osa, see on sümmeetriline ruumi elektri- või magnetvälja silindri telje suhtes, nii et elektron jälgib klaasi rolli fookuse moodustumise telge kumer lääts teha rolli valguskiire teravustamine on sarnane rolli objektiiv, nii et seda nimetatakse elektronlääts. Enamik kaasaegseid elektronmikroskoope kasutab elektromagnetläätsi, mille kaudu toimub elektronide fokuseerimiseks väga stabiilne alalisvoolu ergutusvool läbi mähise koos pooluskingaga, mille genereerib tugev magnetväli.
Elektronpüstol on komponent, mis koosneb volframi kuumkatoodist, väravast ja katoodist. See kiirgab ja moodustab ühtlase kiirusega elektronkiire, seega peab kiirenduspinge stabiilsus olema vähemalt üks osa kümnest tuhandest.
Elektronmikroskoobid võib struktuuri ja kasutuse järgi jagada transmissioonielektronmikroskoopideks, skaneerivateks elektronmikroskoopideks, peegelduselektronmikroskoobideks ja emissioonielektronmikroskoobideks. Edastuselektronmikroskoopi kasutatakse sageli nende jälgimiseks, mille tavalised mikroskoobid ei suuda materjali peenstruktuuri eristada; skaneerivat elektronmikroskoopi kasutatakse peamiselt tahke pinna morfoloogia jälgimiseks, aga ka röntgendifraktomeetri või elektronspektromeetriga, mis on kombineeritud elektronmikrosondi moodustamiseks, mida kasutatakse materjali koostise analüüsimiseks; emissioonielektronmikroskoop elektronide iseemissiooni pinna uurimiseks.
