Atommikroszkóp Az optikai mikroszkóp képalkotási elvének hasonlóságai és eltérései
Az elektronoptika koncepciója alapján az elektronmikroszkóp egy olyan eszköz, amely az anyagok bonyolult részleteit rendkívül nagy nagyítás mellett elektronsugarakkal és elektronlencsékkel jeleníti meg, szemben a fénysugarakkal és optikai lencsékkel.
A legrövidebb távolság, amelyet egy elektronmikroszkóp áthidalhat két szomszédos folt között, a felbontóképesség leírására szolgál. A transzmissziós elektronmikroszkópok felbontása az 1970s években nagyjából 0,3 nanométer volt (az emberi szem felbontóképessége körülbelül 0,1 milliméter). Most, hogy az elektronmikroszkóp maximális nagyítása meghaladja a 3 milliószorost, szemben az optikai mikroszkóp mindössze 2000-szeres maximális nagyításával, az elektronmikroszkóp segítségével közvetlenül meg lehet figyelni egyes nehézfémek atomjait és a kristályok rendezett atomrácsait.
Amikor Knorr-Bremse és Ruska német tudósok 1931-ben módosítottak egy hidegkatódos kisülésű elektronforrással és három elektronlencsével ellátott nagyfeszültségű oszcilloszkópot, több mint tízszeresre nagyított képet tudtak készíteni, ami megerősítette a nagyított képalkotás életképességét. elektronmikroszkóp segítségével. Ruska fejlesztése után az elektronmikroszkóp felbontóképessége 1932-ben elérte az 50 nanométert, ami közel 10-szerese az akkori optikai mikroszkópénak. Ennek eredményeként az emberek nagyobb figyelmet kezdtek fordítani az elektronmikroszkópra.
Az elektronlencse forgási aszimmetriájának korrigálása érdekében az Egyesült Államokban Hill asztigmatizálót használt az 1940 s. Ez az innováció elősegítette az elektronmikroszkóp felbontóképességének előrehaladását, és végül elérte a mai szintet. Kínában 1958-ban sikeresen létrehoztak egy 3 nanométeres felbontású transzmissziós elektronmikroszkópot, 1979-ben pedig egy 0,3 nanométeres nagyméretű elektronmikroszkópot.
Bár az elektronmikroszkóp felbontóképessége jóval nagyobb, mint az optikai mikroszkópé, az élőlények megfigyelése kihívást jelent, mivel az elektronmikroszkópnak vákuumban kell működnie, és az elektronnyaláb besugárzása sugárzási károsodást okoz a biológiai mintákban. Tovább kell kutatni azt is, hogyan lehetne többek között az elektronágyú fényerejét és az elektronlencse kaliberét javítani.
Az elektronmikroszkópia lényeges mérőszáma a felbontóképesség, amely a beeső kúpszögtől és az anyagon áthaladó elektronsugár hullámhosszától függ. Míg az elektronsugarak hullámhossza korrelál a gyorsító feszültséggel, a látható fény hullámhossza 300 és 700 nanométer között van. Az elektronsugár hullámhossza nagyjából 0,0053-0,0037 nanométer, ha a gyorsító feszültség 50-100 kV. Még ha az elektronnyaláb kúpszöge csak 1 százaléka az optikai mikroszkópénak, az elektronmikroszkóp felbontóképessége még mindig lényegesen nagyobb, mint az optikai mikroszkópé, mivel az elektronsugár hullámhossza sokkal rövidebb, mint a hullámhossz. a látható fénytől.
