Výhody elektronového mikroskopu a optického mikroskopu
Elektronový mikroskop je přístroj založený na principech elektronické optiky, který využívá elektronové paprsky a čočky místo světelných paprsků a optických čoček k zobrazení jemných struktur hmoty při velmi velkém zvětšení.
Rozlišovací schopnost elektronového mikroskopu je reprezentována malou vzdáleností mezi sousedními dvěma body, které dokáže rozlišit. V 1970s bylo rozlišení transmisního elektronového mikroskopu asi 0,3 nanometrů (rozlišení lidského oka bylo asi 0,1 milimetru). V dnešní době mají elektronové mikroskopy zvětšení více než 3 milionkrát, zatímco optické mikroskopy mají zvětšení asi 2000krát. Proto mohou elektronové mikroskopy přímo pozorovat úhledně uspořádanou atomovou mřížku určitých atomů a krystalů těžkých kovů.
Přestože elektronové mikroskopy mají mnohem lepší rozlišení než optické mikroskopy, je obtížné v nich pozorovat živé organismy kvůli jejich potřebě pracovat ve vakuu a ozařování elektronovým paprskem může také způsobit radiační poškození biologických vzorků. Další otázky, jako je zlepšení jasu elektronového děla a kvality elektronových čoček, je také třeba dále studovat.
Rozlišení je důležitým indikátorem elektronové mikroskopie, který souvisí s úhlem kužele a vlnovou délkou elektronového paprsku procházejícího vzorkem. Vlnová délka viditelného světla je přibližně {{0}} nanometrů, zatímco vlnová délka elektronového paprsku souvisí s urychlovacím napětím. Když je urychlovací napětí 50-100 kV, vlnová délka elektronového paprsku je přibližně 0.0053-0,0037 nanometrů. Vzhledem k tomu, že vlnová délka elektronového paprsku je mnohem menší než vlnová délka viditelného světla, i když je úhel kužele elektronového paprsku pouze 1 procento úhlu optického mikroskopu, je rozlišení elektronového mikroskopu stále mnohem vyšší. lepší než u optického mikroskopu.
Elektronový mikroskop se skládá ze tří částí: zrcadlové trubice, vakuového systému a napájecí skříně. Tubus objektivu sestává hlavně z elektronických zbraní, elektronických čoček, stojanů na vzorky, fluorescenčních obrazovek a mechanismů fotoaparátu, které jsou obvykle sestaveny do sloupce shora dolů; Vakuový systém se skládá z mechanických vývěv, difúzních vývěv a vakuových ventilů a je připojen k zrcadlové trubici potrubím pro odsávání vzduchu; Napájecí skříň se skládá z vysokonapěťového generátoru, stabilizátoru budícího proudu a různých regulačních a řídicích jednotek.
Elektronová čočka je důležitou součástí tubusu elektronového mikroskopu. Využívá prostorového elektrického nebo magnetického pole symetrického k ose trubice k ohnutí trajektorie elektronu směrem k ose, čímž se vytvoří ohnisko. Jeho funkce je podobná jako u skleněné konvexní čočky zaostřit paprsek světla, proto se nazývá elektronová čočka. Většina moderních elektronových mikroskopů používá elektromagnetické čočky, které zaostřují elektrony prostřednictvím silného magnetického pole generovaného stabilním stejnosměrným budicím proudem procházejícím cívkou s pólovými nástavci.
Elektronová tryska je součást skládající se z horké katody z wolframového drátu, hradla a katody. Může emitovat a tvořit elektronové paprsky s rovnoměrnou rychlostí, takže stabilita urychlovacího napětí musí být minimálně jedna tisícina.
Elektronový paprsek rastrovacího elektronového mikroskopu neprochází vzorkem a pouze snímá a excituje sekundární elektrony na povrchu vzorku. Scintilační krystal umístěný vedle vzorku přijímá tyto sekundární elektrony a moduluje intenzitu elektronového paprsku obrazovky po zesílení, čímž mění jas fluorescenční obrazovky obrazovky. Vychylovací cívka obrazovky je synchronizována s elektronovým paprskem na povrchu vzorku pro skenování, takže fluorescenční stínítko obrazovky zobrazuje morfologický obraz povrchu vzorku, což je podobné principu fungování průmyslové televize.
Rozlišení rastrovacího elektronového mikroskopu závisí především na průměru elektronového paprsku na povrchu vzorku. Zvětšení je poměr amplitudy skenování na zobrazovací trubici k amplitudě skenování na vzorku, který se může plynule měnit od desítek až po stovky tisíckrát. Rastrovací elektronová mikroskopie nevyžaduje velmi tenké vzorky; Obrázky mají silný smysl pro stereoskopii; Dokáže analyzovat složení látek pomocí informací, jako jsou sekundární elektrony, absorbované elektrony a rentgenové záření generované interakcí mezi elektronovými svazky a látkami.
Elektronové dělo a kondenzor rastrovacího elektronového mikroskopu jsou zhruba stejné jako u transmisního elektronového mikroskopu, ale aby byl elektronový paprsek jemnější, je pod kondenzor přidána čočka objektivu a astigmatizér a dvě sady vzájemně kolmých snímací cívky jsou také instalovány uvnitř čočky objektivu. Vzorková komora pod čočkou objektivu je vybavena vzorkovým stolkem, který lze posouvat, otáčet a naklánět.
