Elektronu mikroskops ir būtiskas klasiskā mikroskopa variācijas. Ar elektronu palīdzību tas var attēlot objekta virsmu vai interjeru.
Kas ir elektronu mikroskops?
Elektronu mikroskops atspoguļo būtiskas klasiskā mikroskopa variācijas. Agrāk elektronu mikroskops bija pazīstams arī kā supermikroskops. Tas kalpo kā zinātnisks instruments, ar kura starpniecību objektus var palielināt, izmantojot elektroniskas sijas, ļaujot veikt rūpīgākas pārbaudes. Daudz lielāku izšķirtspēju var sasniegt ar elektronu mikroskopu nekā ar gaismas mikroskopu. Gaismas mikroskopi labākajā gadījumā var sasniegt divus tūkstošus reižu lielu palielinājumu. Tomēr, ja attālums starp diviem punktiem ir mazāks par pusi no gaismas viļņa garuma, cilvēka acs vairs nespēj tos atšķirt atsevišķi. Savukārt ar elektronu mikroskopu tiek panākts palielinājums 1: 1,000,000 XNUMX XNUMX. To var attiecināt uz faktu, ka elektronmikroskopa viļņi ir ievērojami īsāki nekā gaismas viļņi. Lai novērstu traucējošu gaisu molekulas, elektronu stars ir vērsts uz objektu vakuumā ar masīviem elektriskiem laukiem. Pirmo elektronu mikroskopu 1931. gadā izstrādāja vācu elektroinženieri Ernsts Ruska (1906-1988) un Makss Knolls (1897-1969). Tomēr sākotnēji par attēliem kalpoja mazas metāla restes, nevis elektronu caurspīdīgi priekšmeti. 1938. gadā Ernsts Ruska arī uzbūvēja pirmo elektronisko mikroskopu, ko izmantoja komerciāliem mērķiem. 1986. gadā Ruska par savu supermikroskopu saņēma Nobela prēmiju fizikā. Gadu gaitā elektronu mikroskopija tiek nepārtraukti pakļauta jauniem dizainparaugiem un tehniskiem uzlabojumiem, tāpēc mūsdienās zinātni nav iespējams iedomāties bez elektronu mikroskopa.
Formas, veidi un veidi
Galvenie elektronu mikroskopa pamatveidi ietver skenējošo elektronu mikroskopu (SEM) un pārraides elektronu mikroskopu (TEM). Skenējošais elektronu mikroskops skenē plānu elektronu staru pāri cietam priekšmetam. Elektronus vai citus signālus, kas atkal rodas no objekta vai kuri ir izkliedēti atpakaļ, var noteikt sinhroni. Konstatētā strāva nosaka pikseļa intensitātes vērtību, ko skenē elektronu stars. Noteiktos datus parasti var parādīt pievienotā ekrānā. Tādā veidā lietotājs reāllaikā var sekot attēla uzkrāšanai. Skenējot ar elektroniskajiem stariem, elektronu mikroskops aprobežojas ar objekta virsmu. Vizualizēšanai instruments novirza attēlus pa fluorescējošu ekrānu. Pēc fotografēšanas attēlus var palielināt līdz 1: 200,000 XNUMX. Izmantojot pārraides elektronu mikroskopu, kura izcelsme ir Ernsta Ruska, elektronus apstaro pārbaudāmo objektu, kuram jābūt atbilstošam plānumam. Piemērotais objekta biezums svārstās no dažiem nanometriem līdz vairākiem mikrometriem, kas ir atkarīgs no objekta materiāla atomu atomu skaita, vēlamās izšķirtspējas un paātrinošā sprieguma līmeņa. Jo mazāks ir paātrinājuma spriegums un lielāks atoma skaitlis, jo plānākam jābūt objektam. Transmisijas elektronu mikroskopa attēlu veido absorbētie elektroni. Citi elektronu mikroskopa apakštipi ietver kyroelektronu mikroskopu (KEM), ko izmanto sarežģītu olbaltumvielu struktūru izpētei, un augstsprieguma elektronu mikroskopu, kam ir ļoti liela paātrinājuma rezerve. To izmanto plašu objektu attēlošanai.
Struktūra un darbības režīms
Šķiet, ka elektronmikroskopa struktūrai ir maz kopīga ar gaismas mikroskopu iekšpusē. Neskatoties uz to, pastāv paralēles. Piemēram, elektronu lielgabals atrodas augšpusē. Vienkāršākajā gadījumā tas var būt volframa stieple. Tas tiek uzkarsēts un izstaro elektronus. Elektronu staru fokusē elektromagnēti, kuriem ir gredzenveida forma. Elektromagnēti ir līdzīgi gaismas mikroskopa objektīviem. Smalkais elektronu stars tagad var neatkarīgi izsist elektronus no parauga. Pēc tam elektronus atkal savāc detektors, no kura var ģenerēt attēlu. Ja elektronu stars nepārvietojas, var attēlot tikai vienu punktu. Tomēr, ja notiek virsmas skenēšana, notiek izmaiņas. Elektronu kūli novirza elektromagnēti un tie pa līniju virzās pa pārbaudāmo objektu. Šī skenēšana nodrošina palielinātu un augstas izšķirtspējas objekta attēlu. Ja eksaminētājs vēlas nokļūt vēl tuvāk objektam, viņam jāsamazina tikai platība, no kuras tiek skenēts elektronu stars. Jo mazāks skenēšanas laukums, jo lielāks objekts tiek parādīts. Pirmais konstruētais elektronu mikroskops 400 reizes palielināja pārbaudītos objektus. Mūsdienās instrumenti var palielināt objektu pat 500,000 XNUMX reižu.
Medicīniskās un veselības priekšrocības
Medicīnai un zinātnes nozarēm, piemēram, bioloģijai, elektronu mikroskops ir viens no vissvarīgākajiem izgudrojumiem. Tādējādi ar instrumentu var iegūt fantastiskus pārbaudes rezultātus. Medicīnai īpaši svarīgi bija tas, ka vīrusi tagad varētu pārbaudīt arī ar elektronu mikroskopu. vīrusi, piemēram, ir daudzas reizes mazākas par baktērijas, tāpēc tos nevar detalizēti attēlot ar gaismas mikroskopu. Arī šūnas iekšpusi nevar detalizēti saprast ar gaismas mikroskopiem. Tomēr tas mainījās ar elektronu mikroskopu. Mūsdienās bīstamas slimības, piemēram, AIDS (HIV) vai trakumsērga daudz labāk var izpētīt ar elektroniskiem mikroskopiem. Tomēr elektronu mikroskopam ir arī daži trūkumi. Piemēram, pārbaudītos objektus elektronu stars var ietekmēt sildīšanas dēļ vai tāpēc, ka ātruma pārsniegšanas elektroni saduras ar pilnīgiem atomiem. Turklāt elektronu mikroskopa iegādes un uzturēšanas izmaksas ir ļoti augstas. Šī iemesla dēļ instrumentus galvenokārt izmanto pētniecības institūti vai privāti pakalpojumu sniedzēji.
