Výhody elektronové mikroskopie a optické mikroskopie
Submikroskop je přístroj, který využívá elektronové paprsky a čočky místo světelných paprsků a optických čoček založených na principech elektronové optiky k zobrazení jemných struktur hmoty při velmi velkém zvětšení.
Rozlišení elektronového mikroskopu je reprezentováno malou vzdáleností mezi sousedními dvěma body, které dokáže rozlišit. V 1970 letech bylo rozlišení transmisní elektronové mikroskopie 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 v atomech a krystalech určitých těžkých kovů.
V roce 1931 upravili Knorr a Ruska z Německa vysokonapěťový osciloskop s elektronovým zdrojem se studenou katodou a třemi elektronovými čočkami a získali snímky zvětšené více než desetkrát, potvrzující možnost zvětšení elektronovým mikroskopem. V roce 1932, s vylepšením Ruska, dosáhlo rozlišení elektronových mikroskopů 50 nanometrů, což bylo asi desetinásobek rozlišení optických mikroskopů v té době. V důsledku toho se pozornost začala věnovat elektronovým mikroskopům.
Ve 1940 letech společnost Hill ve Spojených státech kompenzovala rotační asymetrii elektronových čoček astigmatizérem, což vedlo k novému průlomu v rozlišení elektronových mikroskopů a postupně dosáhlo moderní úrovně. V Číně byl úspěšně vyvinut transmisní elektronový mikroskop s rozlišením 3 nanometry v roce 1958. V roce 1979 byl vyvinut také velký elektronový mikroskop s rozlišením 0,3 nanometru.
Přestože je rozlišovací schopnost elektronových mikroskopů daleko vyšší než u optických mikroskopů, je obtížné u nich pozorovat živé organismy kvůli nutnosti 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, také vyžadují další výzkum.
Rozlišení je důležitým indikátorem elektronové mikroskopie, který souvisí s úhlem dopadajícího kužele a vlnovou délkou elektronového paprsku procházejícího vzorkem. Vlnová délka viditelného světla je asi {{0}} nanometrů, zatímco vlnová délka elektronového paprsku souvisí s urychlovacím napětím. Když je urychlovací napětí 50-100 kV, je vlnová délka elektronového paprsku asi 0.0053-0,0037 nanometrů. Vzhledem k tomu, že vlnová délka elektronového paprsku je mnohem menší než u viditelného světla, i když je úhel kužele elektronového paprsku pouze 1% úhlu optického mikroskopu, je rozlišení elektronového mikroskopu stále mnohem lepší. než u optického mikroskopu.
Elektronový mikroskop se skládá ze tří částí: trubice, vakuového systému a napájecí skříně. Zrcadlový válec se skládá hlavně z komponentů, jako je elektronová pistole, elektronová čočka, držák vzorku, fluorescenční stínítko a fotografický mechanismus, které jsou obvykle sestaveny do válce shora dolů; Vakuový systém se skládá z mechanické vývěvy, difúzní vývěvy a vakuového ventilu, které jsou připojeny k zrcadlové trubici přes extrakční potrubí; Napájecí skříň se skládá z vysokonapěťového generátoru, stabilizátoru budicího proudu a různých regulačních a řídicích jednotek.
Subčočka 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 pro zaostření světelného paprsku, proto se nazývá elektronová čočka. Většina moderních elektronových mikroskopů používá elektromagnetické čočky, které zaostřují elektrony silným magnetickým polem generovaným stabilním stejnosměrným budicím proudem procházejícím cívkou s pólovými nástavci.
Elektronová tryska je součást skládající se z žhavé 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.
