Elektronmikroskoopia ja optilise mikroskoopia eelised
Alammikroskoop on instrument, mis kasutab elektronoptika põhimõtetel põhinevate valguskiirte ja optiliste läätsede asemel elektronkiirte ja läätsede abil aine peenstruktuuride pildistamiseks väga suure suurendusega.
Elektronmikroskoobi eraldusvõimet tähistab väike vahemaa kahe külgneva punkti vahel, mida see eristab. 1970s oli transmissioonelektronmikroskoopia eraldusvõime umbes 0,3 nanomeetrit (inimsilma eraldusvõime oli umbes 0,1 millimeetrit). Tänapäeval on elektronmikroskoopide suurendusvõimega üle 3 miljoni korra, optilistel aga umbes 2000-kordse suurendusega. Seetõttu saavad elektronmikroskoobid otse jälgida teatud raskmetallide aatomites ja kristallides korralikult paigutatud aatomvõre.
1931. aastal modifitseerisid sakslased Knorr ja Ruska külmkatoodlahendusega elektronide allika ja kolme elektronläätsega kõrgepingeostsilloskoopi ning said enam kui kümnekordselt suurendatud kujutised, mis kinnitas elektronmikroskoobi suurenduspildistamise võimalust. 1932. aastal jõudis Ruska täiustumisega elektronmikroskoopide lahutusvõime 50 nanomeetrini, mis oli tolleaegsetest optiliste mikroskoopide eraldusvõimest kümmekond korda suurem. Selle tulemusena hakkasid tähelepanu pälvima elektronmikroskoobid.
1940-il kompenseeris Hill Ameerika Ühendriikides elektronläätsede pöörlemise asümmeetriat astigmatisaatoriga, mille tulemuseks oli uus läbimurre elektronmikroskoopide eraldusvõimes ja jõudis järk-järgult kaasaegsele tasemele. Hiinas töötati edukalt välja 1958. aastal 3 nanomeetrise eraldusvõimega transmissioonelektronmikroskoop, 1979. aastal töötati välja ka suur elektronmikroskoop eraldusvõimega 0,3 nanomeetrit.
Kuigi elektronmikroskoopide lahutusvõime on optiliste mikroskoopide omast tunduvalt parem, on nendes vaakumtingimustes töötamise vajaduse tõttu elusorganisme raske jälgida, samuti võib elektronkiire kiiritamine tekitada bioloogilistele proovidele kiirguskahjustusi. Muud küsimused, nagu elektronpüstoli heleduse ja elektronläätse kvaliteedi parandamine, nõuavad samuti täiendavat uurimist.
Eraldusvõime on elektronmikroskoopia oluline näitaja, mis on seotud proovi läbiva elektronkiire langeva koonuse nurga ja lainepikkusega. Nähtava valguse lainepikkus on umbes {{0}} nanomeetrit, samas kui elektronkiire lainepikkus on seotud kiirenduspingega. Kui kiirenduspinge on 50-100 kV, on elektronkiire lainepikkus umbes 0.0053-0.0037 nanomeetrit. Kuna elektronkiire lainepikkus on palju väiksem kui nähtaval valgusel, on elektronmikroskoobi eraldusvõime siiski palju parem, isegi kui elektronkiire koonuse nurk on vaid 1% optilise mikroskoobi omast. kui optilise mikroskoobi oma.
Elektronmikroskoop koosneb kolmest osast: torust, vaakumsüsteemist ja toitekapist. Peeglitoru koosneb peamiselt sellistest komponentidest nagu elektronpüstol, elektronlääts, proovihoidik, fluorestsentsekraan ja pildistamismehhanism, mis on tavaliselt ülalt alla silindriks kokku pandud; Vaakumsüsteem koosneb mehaanilisest vaakumpumbast, difusioonipumbast ja vaakumventiilist, mis on väljatõmbetorustiku kaudu ühendatud peeglitoruga; Elektrikapp koosneb kõrgepingegeneraatorist, ergutusvoolu stabilisaatorist ning erinevatest reguleerimis- ja juhtplokkidest.
Alamlääts on elektronmikroskoobi toru oluline komponent. See kasutab toru teljega 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 elektromagnetläätsesid, mis fokusseerivad elektronid tugeva magnetväljaga, 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.
