Elektronimikroskoopin ja optisen mikroskoopin edut
Elektronimikroskooppi on elektronisen optiikan periaatteisiin perustuva instrumentti, joka käyttää elektronisäteitä ja linssejä valonsäteiden ja optisten linssien sijaan kuvaamaan aineen hienoja rakenteita erittäin suurella suurennuksella.
Elektronimikroskoopin erottelukykyä edustaa pieni etäisyys kahden vierekkäisen pisteen välillä, jonka se voi erottaa. Vuonna 197 0s transmissioelektronimikroskoopin resoluutio oli noin 0,3 nanometriä (ihmissilmän resoluutio oli noin 0,1 millimetriä). Nykyään elektronimikroskooppien suurennus on yli 3 miljoonaa kertaa, kun taas optisten mikroskooppien suurennus on noin 2000-kertainen. Siksi elektronimikroskoopit voivat suoraan tarkkailla tiettyjen raskasmetalliatomien ja kiteiden siististi järjestettyä atomihilaa.
Vaikka elektronimikroskoopeilla on paljon parempi resoluutio kuin optisilla mikroskoopeilla, eläviä organismeja on vaikea havainnoida niiden tarpeen vuoksi työskennellä tyhjiöolosuhteissa, ja myös elektronisuihkusäteily voi aiheuttaa säteilyvaurioita biologisille näytteille. Muita kysymyksiä, kuten elektronipistoolin kirkkauden ja elektronilinssin laadun parantamista, on myös tutkittava edelleen.
Resoluutio on tärkeä elektronimikroskopian indikaattori, joka liittyy näytteen läpi kulkevan elektronisäteen kartiokulmaan ja aallonpituuteen. Näkyvän valon aallonpituus on noin {{0}} nanometriä, kun taas elektronisäteen aallonpituus on suhteessa kiihdytysjännitteeseen. Kun kiihdytysjännite on 50-100 kV, elektronisäteen aallonpituus on noin 0.0053-0.0037 nanometriä. Johtuen siitä, että elektronisäteen aallonpituus on paljon pienempi kuin näkyvän valon aallonpituus, vaikka elektronisäteen kartiokulma on vain 1 prosentti optisen mikroskoopin kulmasta, elektronimikroskoopin resoluutio on silti paljon parempi kuin optinen mikroskooppi.
Elektronimikroskoopissa on kolme osaa: peiliputki, tyhjiöjärjestelmä ja virtakaappi. Linssin piippu koostuu pääasiassa elektronisista aseista, elektronisista linsseistä, näytetelineistä, fluoresoivista näytöistä ja kameramekanismeista, jotka on yleensä koottu pylvääksi ylhäältä alas; Tyhjiöjärjestelmä koostuu mekaanisista tyhjiöpumpuista, diffuusiopumpuista ja tyhjiöventtiileistä, ja se on yhdistetty peiliputkeen ilmanpoistoputken kautta; Tehokaappi koostuu suurjännitegeneraattorista, viritysvirran stabilisaattorista sekä erilaisista säätö- ja ohjausyksiköistä.
Elektronilinssi on tärkeä komponentti elektronimikroskoopin putkessa. Se käyttää spatiaalista sähkö- tai magneettikenttää, joka on symmetrinen putken akseliin nähden, taivuttaakseen elektronin liikeradan akselia kohti, jolloin muodostuu kohdistus. Sen tehtävä on samanlainen kuin lasikuperalla linssillä valonsäteen tarkentamiseksi, joten sitä kutsutaan elektronilinssiksi. Useimmat nykyaikaiset elektronimikroskoopit käyttävät sähkömagneettisia linssejä, jotka fokusoivat elektronit vahvan magneettikentän kautta, jonka tuottaa vakaa DC-viritysvirta, joka kulkee napakengillä varustetun kelan läpi.
Elektronitykki on komponentti, joka koostuu volframilangasta kuumakatodista, hilasta ja katodista. Se voi lähettää ja muodostaa elektronisuihkuja tasaisella nopeudella, joten kiihdytysjännitteen stabiilisuudelta vaaditaan vähintään tuhannesosa.
Pyyhkäisyelektronimikroskoopin elektronisuihku ei kulje näytteen läpi, vaan skannaa ja virittää vain sekundäärielektroneja näytteen pinnalla. Näytteen viereen sijoitettu tuikekide vastaanottaa nämä toissijaiset elektronit ja moduloi kuvaputken elektronisuihkun intensiteettiä vahvistuksen jälkeen, mikä muuttaa kuvaputken fluoresoivan näytön kirkkautta. Kuvaputken poikkeutuskela synkronoidaan skannausta varten näytepinnalla olevan elektronisuihkun kanssa siten, että kuvaputken fluoresoiva näyttö näyttää näytepinnan morfologian kuvan, joka on samanlainen kuin teollisuustelevision toimintaperiaate.
Pyyhkäisyelektronimikroskoopin resoluutio riippuu pääasiassa näytteen pinnalla olevan elektronisuihkun halkaisijasta. Suurennus on kuvantamisputken skannausamplitudin ja näytteen skannausamplitudin suhde, joka voi jatkuvasti muuttua kymmenistä kertoista satoihin tuhansiin kertoja. Pyyhkäisyelektronimikroskooppi ei vaadi kovin ohuita näytteitä; Kuvissa on vahva stereoskoopin tunne; Se voi analysoida aineiden koostumusta käyttämällä tietoja, kuten sekundaarielektroneja, absorboituneita elektroneja ja elektronisuihkujen ja aineiden välisen vuorovaikutuksen synnyttämiä röntgensäteitä.
Pyyhkäisyelektronimikroskoopin elektronipyssy ja kondensaattori ovat suunnilleen samat kuin transmissioelektronimikroskoopin, mutta jotta elektronisäde olisi hienompaa, kondensaattorin alle on lisätty objektiivilinssi ja astigmatisoija sekä kaksi keskenään kohtisuoraa sarjaa. skannauskelat on myös asennettu objektiivin sisään. Objektiivin alla oleva näytekammio on varustettu näytetasolla, jota voidaan siirtää, pyörittää ja kallistaa.
