Az elektronmikroszkópok előnyei az optikai mikroszkópokkal szemben
Az elektronmikroszkóp egy olyan műszer, amely az elektronoptika elve szerint fénysugár és optikai lencse helyett elektronsugarat és elektronlencsét használ, így az anyag finom szerkezete nagyon nagy nagyítás mellett leképeződik.
Az elektronmikroszkóp felbontását a két szomszédos pont közötti kis távolságban fejezzük ki, amelyet fel tud oldani. A 1970 mp-ben egy transzmissziós elektronmikroszkóp felbontása körülbelül 0,3 nanométer volt. (az emberi szem felbontása körülbelül 0,1 milliméter). Napjainkban az elektronmikroszkóp nagy nagyítása több mint 3 milliószoros, míg az optikai mikroszkóp nagy nagyítása körülbelül 2,000-szeres, így az elektronmikroszkóp közvetlenül képes megfigyelni bizonyos nehézfémek atomjait és kristályait szépen elrendezett atomi pontmátrix.
1931-ben a német Knorr és Ruska hidegkatódos kisülésű elektronforrással és három elektronlencsével módosított egy nagyfeszültségű oszcilloszkópot, és a kép több mint tucatszoros nagyítását érte el, ami megerősítette a kép elektronmikroszkópos nagyításának lehetőségét. 1932-ben, a Ruska fejlesztése után az elektronmikroszkóp felbontása elérte az 50 nanométert, ami körülbelül 10-szerese az akkori optikai mikroszkóp felbontásának, így az elektronmikroszkóp elkezdte felkelteni az emberek figyelmét.
Az 1940-es években az Egyesült Államokbeli Hill diszpergáló berendezéssel kompenzálta az elektronlencse forgási aszimmetriáját, így az elektronmikroszkóp felbontóképessége új áttörést ért el, és fokozatosan elérte a modern szintet. Kínában 1958-ban a 3 nanométeres felbontóképességű transzmissziós elektronmikroszkóp sikeres fejlesztése 1979-ben 0,3 nanométeres nagyméretű elektronmikroszkóp.
Az elektronmikroszkóp felbontása ugyan jóval jobb, mint az optikai mikroszkópé, de az elektronmikroszkópnak vákuumkörülmények között kell működnie, így nehéz megfigyelni az élő szervezeteket, és az elektronnyaláb besugárzása miatt a biológiai minták kb. besugárzási károsodás. Más problémákat, például az elektronágyú fényerejét és az elektronlencse minőségének javítását is folytatni kell.
A felbontóképesség az elektronmikroszkóp fontos mutatója, amely a mintán áthaladó elektronnyaláb beesési szögével és hullámhosszával függ össze. A látható fény hullámhossza körülbelül {{0}} nm, az elektronsugár hullámhossza pedig a gyorsító feszültséghez kapcsolódik. Amikor a gyorsító feszültség 50 és 100 kV között van, az elektronsugár hullámhossza körülbelül 0,0053 és 0,0037 nm között van. Mivel az elektronsugár hullámhossza sokkal kisebb, mint a látható fény hullámhossza, így még ha az elektronnyaláb kúpszöge csak 1%-a az optikai mikroszkópénak, az elektronmikroszkóp felbontása még mindig sokkal jobb, mint az optikai mikroszkópé. .
Az elektronmikroszkóp három részből áll: tükörcsőből, vákuumrendszerből és tápegységből. A csövön főleg elektronágyú, elektronlencse, mintatartó, fluoreszkáló képernyő és kameramechanizmus és egyéb alkatrészek vannak, ezeket az alkatrészeket általában fentről lefelé egy oszlopba szerelik össze; a vákuumrendszer mechanikus vákuumszivattyúból, diffúziós szivattyúból és vákuumszelepekből stb. áll, valamint a tükör hengeréhez csatlakoztatott szivattyúvezetéken keresztül; A tápegység szekrény nagyfeszültségű generátorból, gerjesztőáram-stabilizátorból és számos szabályozó vezérlőegységből áll.
Az elektronlencse az elektronmikroszkóp hengerének fontos része, szimmetrikus a tér elektromos tér vagy mágneses tér hordójának tengelyére, így az elektron az üveg szerepének fókuszálásának kialakulásának tengelyéhez domború. lencse, hogy a szerepe a fénysugár fókuszálása hasonló a szerepe a lencse, ezért az úgynevezett elektronlencse. A legtöbb modern elektronmikroszkóp elektromágneses lencséket használ, nagyon stabil egyenáramú gerjesztőárammal a tekercsen keresztül, az erős mágneses tér által generált pólussaruval az elektronok fókuszálására.
Az elektronágyú egy olyan alkatrész, amely egy volfrám forró katódból, egy kapuból és egy katódból áll. Egyenletes sebességű elektronsugarat bocsát ki és képez, így a gyorsítófeszültség stabilitása nem lehet kevesebb, mint egy rész a tízezerhez.
Az elektronmikroszkópok felépítésük és felhasználásuk szerint transzmissziós elektronmikroszkópokra, pásztázó elektronmikroszkópokra, reflexiós elektronmikroszkópokra és emissziós elektronmikroszkópokra oszthatók. Transzmissziós elektronmikroszkóp gyakran használják megfigyelni azokat a közönséges mikroszkópok nem tudják megkülönböztetni a finom szerkezetét az anyag; a pásztázó elektronmikroszkópot elsősorban a szilárd felület morfológiájának megfigyelésére használják, de az anyagösszetétel elemzéséhez használt röntgendiffraktométerrel vagy elektronspektrométerrel is kombinálják az elektron mikroszondát; emissziós elektronmikroszkóp az elektronok önkibocsátásának felületének vizsgálatára.
