Vantaġġi tal-Mikroskopija Elettroniċi vs Mikroskopija tad-Dawl
Mikroskopju elettroniku mikroskopju ottiku immaġini prinċipju xebh u differenzi
Il-mikroskopju elettroniku huwa strument li jissostitwixxi r-raġġ tad-dawl u l-lenti ottika b'raġġ ta 'elettroni u lenti ta' l-elettroni skond il-prinċipju ta 'l-ottika ta' l-elettroni, sabiex l-istruttura fina tal-materja tista 'tiġi immaġni taħt ingrandiment għoli ħafna.
Il-qawwa ta 'riżoluzzjoni ta' mikroskopju elettroniku hija espressa mid-distanza żgħira bejn żewġ punti ħdejn xulxin li tista 'ssolvi. Fis-snin 1970s, mikroskopji elettroniċi tat-trasmissjoni kellhom riżoluzzjoni ta 'madwar 0.3 nanometri (l-għajn tal-bniedem għandha qawwa ta' riżoluzzjoni ta 'madwar 0.1 millimetri). Issa l-ingrandiment massimu tal-mikroskopju elettroniku huwa aktar minn 3 miljun darba, u l-ingrandiment massimu tal-mikroskopju ottiku huwa ta 'madwar 2000 darba, għalhekk l-atomi ta' ċerti metalli tqal u l-kannizzata atomika rranġata pulit fil-kristalli jistgħu jiġu osservati direttament permezz tal-mikroskopju elettroniku.
Fl-1931, Knorr-Bremse u Ruska fil-Ġermanja mmodifikaw oxxilloskopju ta 'vultaġġ għoli b'sors ta' elettroni ta 'skarika ta' katodu kiesaħ u tliet lentijiet ta 'elettroni, u kisbu immaġni eżaltata aktar minn għaxar darbiet, li kkonfermaw il-possibbiltà ta' immaġni ta 'ingrandiment b'mikroskopju elettroniku . . Fl-1932, wara t-titjib ta 'Ruska, il-qawwa tar-riżoluzzjoni tal-mikroskopju elettroniku laħqet 50 nanometru, li kienet madwar għaxar darbiet il-qawwa tar-riżoluzzjoni tal-mikroskopju ottiku f'dak iż-żmien, għalhekk il-mikroskopju elettroniku beda jiġbed l-attenzjoni tan-nies.
Fl-1940s, Hill fl-Istati Uniti kkumpensat għall-assimetrija rotazzjonali tal-lenti tal-elettroni b'astigmatist, li għamlet avvanz ġdid fil-qawwa tar-riżoluzzjoni tal-mikroskopju elettroniku u gradwalment laħqet il-livell modern. Fiċ-Ċina, mikroskopju elettroniku ta 'trasmissjoni b'riżoluzzjoni ta' 3 nanometri ġie żviluppat b'suċċess fl-1958, u mikroskopju elettroniku fuq skala kbira b'riżoluzzjoni ta '0.3 nanometri sar fl-1979.
Għalkemm il-qawwa tar-riżoluzzjoni tal-mikroskopji elettroniċi hija ferm aħjar minn dik tal-mikroskopji ottiċi, huwa diffiċli li jiġu osservati organiżmi ħajjin minħabba li l-mikroskopji elettroniċi jeħtieġ li jaħdmu taħt kundizzjonijiet ta 'vakwu, u l-irradjazzjoni tar-raġġi tal-elettroni tikkawża wkoll ħsara mir-radjazzjoni lill-kampjuni bijoloġiċi. Kwistjonijiet oħra, bħat-titjib tal-luminożità tal-kanun tal-elettroni u l-kwalità tal-lenti tal-elettroni, jeħtieġu wkoll li jiġu studjati aktar.
Il-qawwa tar-riżoluzzjoni hija indikatur importanti tal-mikroskopju elettroniku, li huwa relatat mal-angolu tal-kon inċidentali u t-tul tal-mewġ tar-raġġ tal-elettroni li jgħaddi mill-kampjun. Il-wavelength tad-dawl viżibbli huwa madwar 300 sa 700 nanometru, filwaqt li l-wavelength tar-raġġ tal-elettroni huwa relatat mal-vultaġġ li jaċċellera. Meta l-vultaġġ li jaċċellera huwa 50-100 kV, il-wavelength tar-raġġ tal-elettroni huwa madwar 0.0053-0.0037 nm. Peress li l-wavelength tar-raġġ ta 'l-elettroni huwa ħafna iżgħar mit-tul ta' mewġ tad-dawl viżibbli, anke jekk l-angolu tal-koni tar-raġġ ta 'l-elettroni huwa biss 1 fil-mija ta' dak ta 'mikroskopju ottiku, il-qawwa ta' riżoluzzjoni ta 'mikroskopju elettroniku għadha ferm superjuri għal dik ta’ mikroskopju ottiku.
Il-mikroskopju elettroniku jikkonsisti fi tliet partijiet: it-tubu tal-lenti, is-sistema tal-vakwu u l-kabinett tal-provvista tal-enerġija. Il-kanna tal-lenti prinċipalment tinkludi gun elettron, lenti tal-elettron, detentur tal-kampjun, skrin fluworexxenti u mekkaniżmu tal-kamera, li ġeneralment jiġu mmuntati f'ċilindru minn fuq għal isfel; is-sistema tal-vakwu hija magħmula minn pompa tal-vakwu mekkanika, pompa tad-diffużjoni u valv tal-vakwu, eċċ. Il-pipeline tal-gass huwa konness mal-kanna tal-lenti; il-kabinett tal-provvista tal-enerġija huwa magħmul minn ġeneratur ta 'vultaġġ għoli, stabilizzatur tal-kurrent ta' eċċitazzjoni u diversi unitajiet ta 'aġġustament u kontroll.
Il-lenti tal-elettroni hija parti importanti mill-barmil tal-mikroskopju elettroniku. Juża kamp elettriku spazjali jew kamp manjetiku simetriku għall-assi tal-kanna biex tgħawweġ it-trajettorja tal-elettroni mal-assi biex tifforma fokus. Il-funzjoni tiegħu hija simili għal dik ta 'lenti konvessa tal-ħġieġ biex tiffoka r-raġġ, għalhekk tissejjaħ lenti tal-elettroni. . Il-biċċa l-kbira tal-mikroskopji elettroniċi moderni jużaw lentijiet elettromanjetiċi, li jiffokaw l-elettroni b'kamp manjetiku qawwi ġġenerat minn kurrent ta 'eċitazzjoni DC stabbli ħafna permezz ta' coil b'żarbun tal-arblu.
Il-kanun tal-elettroni huwa komponent magħmul minn katodu sħun tal-filament tat-tungstenu, grilja u katodu. Jista 'jagħti u jifforma raġġ ta' elettroni b'veloċità uniformi, għalhekk l-istabbiltà tal-vultaġġ ta 'aċċellerazzjoni mhix inqas minn 1/10, 000.
Mikroskopji elettroniċi jistgħu jinqasmu f'mikroskopji elettroniċi ta 'trażmissjoni, mikroskopji elettroniċi ta' skannjar, mikroskopji elettroniċi ta 'rifless u mikroskopji elettroniċi ta' emissjoni skond l-istruttura u l-użu tagħhom. Mikroskopji elettroniċi ta 'trażmissjoni spiss jintużaw biex josservaw dawk l-istrutturi ta' materjal fini li ma jistgħux jiġu distinti minn mikroskopji ordinarji; mikroskopji elettroniċi tal-iskannjar jintużaw prinċipalment biex josservaw il-morfoloġija ta 'uċuħ solidi, u jistgħu wkoll jiġu kkombinati ma' diffrattometers tar-raġġi-X jew spettrometri tal-enerġija tal-elettroni biex jiffurmaw elettroni. Mikrosondi għall-analiżi tal-kompożizzjoni tal-materjal; Emission Electron Microscopy għall-istudju ta 'uċuħ ta' elettroni li jarmu lilhom infushom.
Il-mikroskopju tal-elettroni tal-projezzjoni huwa msemmi wara li r-raġġ tal-elettroni jippenetra l-kampjun u mbagħad juża l-lenti tal-elettroni biex jagħti immaġni u jkabbar. It-triq ottika tagħha hija simili għal dik ta 'mikroskopju ottiku. F'dan il-mikroskopju elettroniku, il-kuntrast tad-dettalji tal-immaġni jinħoloq bit-tifrix tar-raġġ tal-elettroni mill-atomi tal-kampjun. Partijiet irqaq jew inqas densi tal-kampjun, ir-raġġ tal-elettroni jinfirex inqas, għalhekk aktar elettroni jgħaddu mill-apertura oġġettiva, jipparteċipaw fl-immaġini, u jidhru isbaħ fl-immaġni. Bil-maqlub, partijiet eħxen jew aktar densi tal-kampjun jidhru jiskuraw fl-immaġini. Jekk il-kampjun ikun oħxon wisq jew dens wisq, il-kuntrast tal-immaġni se jiddeterjora jew saħansitra jiġi mħassar jew meqrud billi jassorbi l-enerġija tar-raġġ tal-elettroni.
Il-quċċata tat-tubu tal-mikroskopju elettroniku tat-trażmissjoni hija l-kanun tal-elettroni, l-elettroni huma emessi mill-katodu sħun tal-filament tat-tungstenu, jgħaddu mill-lejżer, u t-tieni żewġ lentijiet tal-kondensatur jiffokaw ir-raġġ tal-elettroni. Wara li jgħaddi mill-kampjun, ir-raġġ ta 'l-elettroni jiġi immaġni fuq il-mera intermedja mill-lenti oġġettiva, u mbagħad imkabbar pass pass permezz tal-mera intermedja u l-mera tal-projezzjoni, u mbagħad immaġni fuq l-iskrin fluworexxenti jew pjanċa niexfa fotografika.
Il-mera intermedja prinċipalment taġġusta l-kurrent ta 'eċitazzjoni, u l-ingrandiment jista' jinbidel kontinwament minn għexieren ta 'drabi għal mijiet ta' eluf ta 'drabi; billi tinbidel it-tul fokali tal-mera intermedja, immaġini tal-mikroskopju elettroniku u stampi tad-diffrazzjoni tal-elettroni jistgħu jinkisbu fuq partijiet ċkejkna tal-istess kampjun. . Sabiex jiġu studjati kampjuni eħxen ta 'slice tal-metall, il-Laboratorju tal-Ottiċi Elettroniċi ta' Dulos Franċiż żviluppa mikroskopju elettroniku ta 'vultaġġ ultra-għoli b'vultaġġ ta' aċċelerazzjoni ta '3500 kV. Skematika tal-Istruttura tal-Mikroskopju Elettroniku tal-Iskanjar
Ir-raġġ tal-elettroni ta 'mikroskopju elettroniku tal-iskannjar ma jgħaddix mill-kampjun, iżda jiskenja biss il-wiċċ tal-kampjun biex iħeġġeġ elettroni sekondarji. Kristall ta 'tpetpet imqiegħed ħdejn il-kampjun jirċievi dawn l-elettroni sekondarji u jimmodula l-intensità tar-raġġ ta' l-elettroni tat-tubu ta 'l-istampa wara l-amplifikazzjoni, u b'hekk ibiddel il-luminożità fuq l-iskrin tat-tubu ta' l-istampa. Il-madmad tad-deflessjoni tat-tubu ta 'l-istampa jibqa' jiskenja b'mod sinkroniku mar-raġġ ta 'l-elettroni fuq il-wiċċ tal-kampjun, sabiex l-iskrin fluworexxenti tat-tubu ta' l-istampa juri l-immaġni topografika tal-wiċċ tal-kampjun, li hija simili għall-prinċipju tax-xogħol tat-televiżjoni industrijali.
Ir-riżoluzzjoni ta 'mikroskopju elettroniku tal-iskannjar hija ddeterminata prinċipalment mid-dijametru tar-raġġ tal-elettroni fuq il-wiċċ tal-kampjun. L-ingrandiment huwa l-proporzjon tal-amplitudni tal-iskannjar fuq it-tubu tal-istampa mal-amplitudni tal-iskannjar fuq il-kampjun, li jista 'jinbidel kontinwament minn għexieren ta' drabi għal mijiet ta 'eluf ta' drabi. Mikroskopju elettroniku tal-iskannjar ma jeħtieġx kampjuni irqaq ħafna; l-immaġni għandha effett tridimensjonali qawwi; jista' janalizza l-kompożizzjoni tal-materja bl-użu ta 'informazzjoni bħal elettroni sekondarji, elettroni assorbiti u raġġi-X iġġenerati mill-interazzjoni ta' raġġi ta 'elettroni mal-materja.
Il-kanun tal-elettroni u l-kondensatur tal-mikroskopju tal-elettroni tal-iskanjar huma bejn wieħed u ieħor l-istess bħal dawk tal-mikroskopju tal-elettroni tat-trasmissjoni, iżda sabiex ir-raġġ tal-elettroni jsir irqaq, lenti oġġettiva u astigmatist huma miżjuda taħt il-kondensatur, u żewġ settijiet ta 'elettroni tal-iskannjar li huma perpendikolari għal xulxin huma installati ġewwa l-lenti oġġettiva. coil. Il-kamra tal-kampjun taħt il-lenti oġġettiva fiha l-istadju tal-kampjun li jista 'jiġi mċaqlaq, imdawwar u inklinat.
