Elektronmikroskoopia eelised optilise mikroskoopia ees
Elektronmikroskoop on instrument, mis kasutab väga suure suurendusega aine peenstruktuuri pildistamiseks valguskiirte ja elektronoptika põhimõtetel põhinevate optiliste läätsede asemel elektronkiirte ja elektronläätsi.
Elektronmikroskoobi lahutusvõimet väljendab väike vahemaa kahe külgneva punkti vahel, mida see suudab lahendada. 1970s oli ülekandeelektronmikroskoopide lahutusvõime umbes 0,3 nanomeetrit (inimsilma lahutusvõime on umbes 0,1 millimeetrit). Tänapäeval ületab elektronmikroskoopide maksimaalne suurendus 3 miljonit korda, optiliste mikroskoopide maksimaalne suurendus on aga umbes 2,000 korda. Seetõttu saab teatud raskmetallide aatomeid ja kristallides korralikult paigutatud aatomvõret jälgida otse elektronmikroskoobi kaudu.
Kuigi elektronmikroskoobide lahutusvõime on palju parem kui optilistel mikroskoopidel, peavad elektronmikroskoobid töötama vaakumtingimustes, mistõttu on elusorganisme raske jälgida ning elektronkiirte kiiritamine võib põhjustada ka bioloogilistele proovidele kiirguskahjustusi. Uurimist vajavad ka muud teemad, nagu elektronpüstoli heleduse ja elektronläätse kvaliteedi parandamine.
Eraldusvõime on elektronmikroskoobi oluline näitaja, mis on seotud proovi läbiva elektronkiire langeva koonuse nurga ja lainepikkusega. Nähtava valguse lainepikkus on umbes 300 kuni 700 nanomeetrit ja elektronkiire lainepikkus on seotud kiirenduspingega. Kui kiirenduspinge on 50–100 kilovolti, on elektronkiire lainepikkus ligikaudu 0,0053–0,0037 nanomeetrit. Kuna elektronkiire lainepikkus on palju väiksem kui nähtava valguse lainepikkus, siis isegi kui elektronkiire koonuse nurk on vaid 1% optilise mikroskoobi omast, on elektronmikroskoobi lahutusvõime siiski palju parem kui see. optilisest mikroskoobist.
Elektronmikroskoop koosneb kolmest osast: läätsetorust, vaakumsüsteemist ja toitekapist. Objektiivi silinder sisaldab peamiselt selliseid komponente nagu elektronpüstol, elektronlääts, proovihoidik, fluorestseeruv ekraan ja kaamera mehhanism. Need komponendid on tavaliselt ülalt alla silindrisse kokku pandud; vaakumsüsteem koosneb mehaanilisest vaakumpumbast, difusioonipumbast, vaakumventiilist jne ning pumbatakse läbi Gaasitoru on ühendatud läätse toruga; toitekapp koosneb kõrgepingegeneraatorist, ergutusvoolu stabilisaatorist ja erinevatest reguleerimisjuhtplokkidest.
Elektronlääts on elektronmikroskoobi silindri oluline komponent. See kasutab fookuse moodustamiseks elektronide trajektoori telje suunas painutamiseks ruumilist elektrivälja või magnetvälja, mis on sümmeetriline tünni telje suhtes. Selle funktsioon on sarnane klaasist kumerläätse omaga kiire fokuseerimiseks, seetõttu nimetatakse seda elektronläätseks. . Enamik kaasaegseid elektronmikroskoope kasutavad elektromagnetläätsi. Tugev magnetväli, mille tekitab väga stabiilne alalisvoolu ergutusvool, mis läbib pooluskingadega mähist, fokuseerib elektronid.
Elektronpüstol on komponent, mis koosneb volframfilamendist kuumkatoodist, võrgust ja katoodist. See võib kiirata ja moodustada ühtlase kiirusega elektronkiire, seega peab kiirenduspinge stabiilsus olema vähemalt üks kümnetuhandik.
Elektronmikroskoobid võib nende struktuuri ja kasutusala järgi jagada transmissioonielektronmikroskoopideks, skaneerivateks elektronmikroskoopideks, peegelduselektronmikroskoobideks ja emissioonielektronmikroskoobideks. Transmissioonelektronmikroskoope kasutatakse sageli väikeste materjalide struktuuride vaatlemiseks, mida tavamikroskoopidega ei saa eristada; skaneerivaid elektronmikroskoope kasutatakse peamiselt tahkete pindade morfoloogia jälgimiseks ning neid saab kombineerida ka röntgendifraktomeetrite või elektronenergia spektromeetritega, et moodustada elektroni Mikrosonde kasutatakse materjali koostise analüüsiks; emissioonelektronmikroskoope kasutatakse iseemiteerivate elektronpindade uurimiseks.
