Elektronimikroskopian edut verrattuna optiseen mikroskopiaan
Vaikka elektronimikroskoopin resoluutio on paljon parempi kuin optisen mikroskoopin, eläviä organismeja on vaikea havaita, koska sen on toimittava tyhjiöolosuhteissa, ja elektronisuihkun säteilytys saa biologiset näytteet kärsimään säteilyvaurioista. Myös muita ongelmia, kuten elektronipistoolin kirkkautta ja elektronilinssin laadun parantamista, on jatkettava.
Erotuskyky on elektronimikroskoopin tärkeä indeksi, joka liittyy näytteen läpi kulkevan elektronisäteen kartiokulmaan ja aallonpituuteen. Näkyvän valon aallonpituus on noin 300 - 700 nanometriä, ja elektronisäteen aallonpituus on suhteessa kiihdytysjännitteeseen. Kun kiihdytysjännite on 50 - 100 kV, elektronisäteen aallonpituus on noin 0,0053 - 0,0037 nanometriä. Koska elektronisäteen aallonpituus on paljon pienempi kuin näkyvän valon aallonpituus, joten vaikka elektronisäteen kartiokulma on vain 1 % optisesta mikroskoopista, elektronimikroskoopin resoluutiokyky on silti paljon parempi kuin optisen mikroskoopin. mikroskooppi.
Elektronimikroskooppi koostuu kolmesta osasta: peiliputkesta, tyhjiöjärjestelmästä ja virtalähteestä. Piipussa on pääasiassa elektronipistooli, elektronilinssi, näytepidike, fluoresoiva näyttö ja kameramekanismi ja muut komponentit, nämä komponentit kootaan yleensä ylhäältä alas pylvääksi; tyhjiöjärjestelmä koostuu mekaanisesta tyhjiöpumpusta, diffuusiopumpuista ja tyhjiöventtiileistä jne., ja pumppausputkiston kautta, joka on kytketty peilin piippuun; virtalähdekaappi koostuu suurjännitegeneraattorista, viritysvirran stabilisaattorista ja erilaisista säätöyksiköistä.
Elektronilinssi on tärkeä osa elektronimikroskoopin piippua, se on symmetrinen avaruuden sähkökentän tai magneettikentän piipun akseliin nähden niin, että elektroni seuraa muodostumisakselia lasin roolin keskittymisen akselille kupera. linssi tehdä rooli valonsäteen tarkennus on samanlainen rooli linssin, joten sitä kutsutaan elektroni linssi. Useimmat nykyaikaiset elektronimikroskoopit käyttävät sähkömagneettisia linssejä erittäin vakaalla DC-viritysvirralla kelan läpi voimakkaan magneettikentän synnyttämän napakengän avulla elektronien fokusoimiseksi.
Elektronitykki on komponentti, joka koostuu kuumasta volframikatodista, hilasta ja katodista. Se emittoi ja muodostaa elektronisuihkun tasanopeudella, joten kiihdytysjännitteen stabiilisuudelta vaaditaan vähintään yksi osa kymmenestä tuhannesta.
Elektronimikroskoopit voidaan luokitella transmissioelektronimikroskooppeihin, pyyhkäisyelektronimikroskooppeihin, heijastuselektronimikroskooppeihin ja emissioelektronimikroskooppeihin niiden rakenteen ja käytön mukaan. Transmissioelektronimikroskooppia käytetään usein tarkkailemaan niitä tavallisilla mikroskoopeilla, jotka eivät pysty erottamaan materiaalin hienorakennetta; pyyhkäisyelektronimikroskooppia käytetään pääasiassa kiinteiden pintojen morfologian tarkkailuun, mutta myös röntgendiffraktometriä tai elektronispektrometriä, joka on yhdistetty muodostamaan elektronimikroskooppi, käytetään materiaalikoostumuksen analysointiin; emissioelektronimikroskooppi elektronien itseemission pinnan tutkimiseen.
Pyyhkäisyelektronimikroskoopin elektronisäde ei kulje näytteen läpi, vaan skannaa vain näytteen pintaa sekundaaristen elektronien virittämiseksi. Näytteen viereen sijoitettu tuikekide vastaanottaa nämä toissijaiset elektronit, jotka vahvistetaan moduloimaan CRT:n elektronisuihkun intensiteettiä, mikä muuttaa CRT:n fluoresoivan näytön kirkkautta. CRT:n poikkeutuskela on synkronoitu näytteen pinnalla olevan elektronisuihkun kanssa siten, että CRT:n fluoresoiva näyttö näyttää topografisen kuvan näytteen pinnasta, mikä on samanlainen kuin teollisuustelevisioiden toimintaperiaate.
Pyyhkäisyelektronimikroskoopin resoluutio määräytyy pääasiassa näytteen pinnalla olevan elektronisäteen halkaisijan mukaan. Suurennus on putken skannausamplitudin suhde näytteen skannausamplitudiin, jota voidaan vaihdella jatkuvasti kymmenistä satoihin tuhansiin kertoja. Pyyhkäisyelektronimikroskoopit eivät vaadi kovin ohuita näytteitä; kuvassa on vahva kolmiulotteisuuden tunne; ja osaa analysoida aineen koostumuksen käyttämällä tietoja, kuten sekundäärielektroneja, absorboituneita elektroneja ja röntgensäteitä, jotka syntyvät elektronisuihkun vuorovaikutuksesta aineen kanssa.
Pyyhkäisyelektronimikroskooppi elektronipistooli ja tarkkailupeili ja transmissioelektronimikroskooppi ovat suunnilleen samat, mutta jotta elektronisäde olisi hienompaa, objektiivin alle lisätään täpläpeiliin ja objektiivin linssissä oleva dispergaattori on myös varustettu kahdella kohtisuoralla toisiinsa nähden skannauskelan sisällä. Objektiivin alla oleva näytekammio on varustettu näytepöydällä, jota voidaan siirtää, pyörittää ja kallistaa.
