Prinċipju ottiku u ambitu ta 'applikazzjoni tal-mikroskopju elettroniku
Mikroskopju elettroniku huwa strument li juża raġġi tal-elettroni u lentijiet tal-elettroni minflok raġġi tad-dawl u lentijiet ottiċi biex jagħti immaġni tal-istrutturi fini tas-sustanzi f'ingrandimenti għoljin ħafna bbażati fuq il-prinċipju tal-ottika tal-elettroni.
Il-qawwa ta 'riżoluzzjoni ta' mikroskopju elettroniku hija rappreżentata mid-distanza minima bejn żewġ punti ħdejn xulxin li tista 'ssolvi. Fis-snin 1970s, ir-riżoluzzjoni tal-mikroskopju elettroniku tat-trasmissjoni kienet madwar 0.3 nanometri (ir-riżoluzzjoni tal-għajn tal-bniedem hija madwar 0.1 mm). Issa l-ingrandiment massimu tal-mikroskopju elettroniku jaqbeż it-3 miljun darba, u t-tkabbir massimu tal-mikroskopju ottiku huwa madwar 2000 darba, għalhekk l-atomi ta 'xi metalli tqal u l-kannizzati atomiċi rranġati pulit fil-kristall jistgħu jiġu osservati direttament permezz tal-mikroskopju elettroniku .
Fl-1931, Knorr-Bremse u Ruska tal-Ġermanja reġgħu armaw oxxilloskopju ta 'vultaġġ għoli b'sors ta' elettron ta 'skarika ta' katodu kiesaħ u tliet lentijiet ta 'elettroni, u kisbu immaġni eżaltata aktar minn għaxar darbiet, li kkonfermat il-possibbiltà ta' immaġni eżaltata bil-mikroskopju elettroniku. Fl-1932, wara t-titjib ta 'Ruska, ir-riżoluzzjoni tal-mikroskopju elettroniku laħqet 50 nanometru, li kienet madwar għaxar darbiet ir-riżoluzzjoni tal-mikroskopju ottiku f'dak iż-żmien, għalhekk il-mikroskopju elettroniku beda jirċievi l-attenzjoni tan-nies.
Fl-1940s, Hill fl-Istati Uniti uża astigmatizer biex jikkumpensa l-assimetrija rotazzjonali tal-lenti tal-elettroni, li għamlet avvanz ġdid fil-qawwa tar-riżoluzzjoni tal-mikroskopju elettroniku u gradwalment laħqet il-livell modern. Fiċ-Ċina, mikroskopju elettroniku ta 'trażmissjoni b'riżoluzzjoni ta' 3 nanometri ġie żviluppat b'suċċess fl-1958, u mikroskopju elettroniku kbir b'riżoluzzjoni ta '{8}}.3 nanometri ġie manifatturat fl-1979. Għalkemm il-qawwa ta' riżoluzzjoni tal-mikroskopju elettroniku hija ferm aħjar minn dak tal-mikroskopju ottiku, huwa diffiċli li tosserva organiżmi ħajjin minħabba li l-mikroskopju elettroniku jeħtieġ li jaħdem taħt kundizzjonijiet tal-vakwu, u l-irradjazzjoni tar-raġġ tal-elettroni se tikkawża wkoll li l-kampjuni bijoloġiċi jiġu mħassra bir-radjazzjoni. Kwistjonijiet oħra, bħat-titjib tal-luminożità tal-kanun tal-elettroni u l-kwalità tal-lenti tal-elettroni, għad iridu jiġu studjati. Il-qawwa tar-riżoluzzjoni hija indiċi 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 300-700 nanometri, 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 nanometri. Peress li l-wavelength tar-raġġ tal-elettroni huwa ħafna iżgħar mill-wavelength tad-dawl viżibbli, anke jekk l-angolu tal-koni tar-raġġ tal-elettroni huwa biss 1 fil-mija ta 'dak tal-mikroskopju ottiku, il-qawwa ta' riżoluzzjoni tal-mikroskopju elettroniku għadha ferm superjuri għal dik tal-mikroskopju ottiku. Il-mikroskopju elettroniku jikkonsisti fi tliet partijiet: barmil tal-lenti, sistema tal-vakwu u kabinett tal-enerġija. Il-kanna tal-lenti prinċipalment tinkludi pistoli elettroni, lentijiet elettroni, detenturi ta 'kampjuni, skrins fluworexxenti, u mekkaniżmi tal-kamera. Dawn il-komponenti huma ġeneralment immuntati f'kolonna minn fuq għal isfel; is-sistema tal-vakwu hija magħmula minn pompi tal-vakwu mekkaniċi, pompi tad-diffużjoni, u valvi tal-vakwu. Il-pipeline tal-gass huwa konness mal-kanna tal-lenti; il-kabinett tal-enerġija huwa magħmul minn ġeneratur ta 'vultaġġ għoli, stabilizzatur tal-kurrent ta' eċċitazzjoni u diversi unitajiet ta 'kontroll ta' aġġustament.
Il-lenti tal-elettroni hija l-iktar komponent importanti fil-barmil tal-mikroskopju elettroniku. Juża kamp elettriku spazjali jew kamp manjetiku simetriku għall-assi tal-kanna tal-lenti biex tgħawweġ it-trajettorja tal-elettroni mal-assi biex tifforma fokus, u l-funzjoni tagħha hija simili għal dik ta 'lenti konvessa tal-ħġieġ biex tiffoka r-raġġ, għalhekk huwa imsejħa lenti elettronika. Il-biċċa l-kbira tal-mikroskopji elettroniċi moderni jużaw lentijiet elettromanjetiċi, li jiffokaw l-elettroni permezz ta 'kamp manjetiku qawwi iġġenerat minn kurrent ta' eċċitazzjoni DC stabbli ħafna li jgħaddi minn kolja b'biċċiet ta 'arbli.
Il-kanun tal-elettroni huwa magħmul minn katodu sħun tat-tungstenu, grid u katodu.
biċċiet. Jista 'jagħti u jifforma raġġi ta' elettroni b'veloċità uniformi, għalhekk l-istabbiltà tal-vultaġġ ta 'aċċellerazzjoni hija meħtieġa li tkun mhux inqas minn għaxar elf.
Mikroskopji elettroniċi jistgħu jinqasmu f'mikroskopji elettroniċi ta 'trasmissjoni skond l-istrutturi u l-użi tagħhom.
Mikroskopji, Mikroskopji Elettroniċi ta 'Skannjar, u Mikroskopji Elettroniċi ta' Emissjoni, eċċ Mikroskopji elettroniċi ta 'trażmissjoni spiss jintużaw biex josservaw l-istrutturi ta' materjal fini li ma jistgħux jiġu solvuti 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 Mikrosondi elettroniċi għall-analiżi tal-kompożizzjoni tal-materjal; mikroskopija elettronika ta 'emissjoni għall-istudju ta' uċuħ ta 'elettroni li jarmu lilhom infushom.
Il-mikroskopju elettroniku tat-trasmissjoni huwa msemmi wara li r-raġġ tal-elettroni jippenetra l-kampjun u mbagħad ikabbar l-immaġni b'lenti tal-elettroni. It-triq ottika tagħha hija simili għal dik ta 'mikroskopju ottiku. F'dan it-tip ta 'mikroskopju elettroniku, il-kuntrast fid-dettall tal-immaġini jinħoloq bit-tifrix tar-raġġ tal-elettroni mill-atomi tal-kampjun. Partijiet tal-kampjun li huma irqaq jew inqas densi huma inqas imxerrda mir-raġġ tal-elettroni, sabiex aktar elettroni jgħaddu mid-dijaframma oġġettiva biex 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 mħassra jew meqrud billi jassorbi l-enerġija tar-raġġ tal-elettroni.
Il-parti ta 'fuq tal-kanna tal-lenti tal-mikroskopju elettroniku tat-trasmissjoni hija l-kanun tal-elettroni, u l-elettroni jiġu emessi mill-katodu sħun tat-tungstenu, u r-raġġ tal-elettroni huwa ffokat mill-ewwel u t-tieni lentijiet tal-kondensatur. Wara li jgħaddi mill-kampjun, ir-raġġ ta 'l-elettroni jiġi immaġni fuq il-mera intermedja mill-lenti oġġettiva, u mbagħad imkabbar pass pass mill-mera intermedja u l-mera ta' projezzjoni, u mbagħad immaġni fuq l-iskrin fluworexxenti jew il-pjanċa fotokoerenti.
L-ingrandiment tal-mera intermedja jista 'jinbidel kontinwament minn għexieren ta' drabi għal mijiet ta 'eluf ta' drabi prinċipalment permezz tal-aġġustament tal-kurrent ta 'eċċitazzjoni; it-tibdil tat-tul fokali tal-mera intermedja jista 'jikseb immaġni mikroskopika elettronika fuq parti ċkejkna tal-istess kampjun
u immaġini tad-diffrazzjoni tal-elettroni. Sabiex tkun tista 'tistudja kampjuni eħxen ta' porzjon tal-metall, il-Laboratorju ta 'l-Ottika Elettron f'Dulos, Franza żviluppa mikroskopju elettroniku ta' vultaġġ ultra-għoli b'vultaġġ ta 'aċċellerazzjoni ta' 3500 kV.
Ir-raġġ tal-elettroni tal-mikroskopju tal-elettroni tal-iskannjar ma jgħaddix mill-kampjun, iżda biss jiskenja u jħeġġeġ elettroni sekondarji fuq il-wiċċ tal-kampjun. Il-kristall ta 'tpetpet imqiegħed ħdejn il-kampjun jirċievi dawn l-elettroni sekondarji, jamplifika u jimmodula l-intensità tar-raġġ ta' l-elettroni tat-tubu ta 'l-istampa, u b'hekk ibiddel il-luminożità fuq l-iskrin fluworexxenti tat-tubu ta' l-istampa. Il-coil tad-deflessjoni tal-kineskopju jżomm skannjar b'mod sinkroniku mar-raġġ tal-elettroni fuq il-wiċċ tal-kampjun, sabiex l-iskrin fluworexxenti tal-kineskopju juri l-immaġni topografika tal-wiċċ tal-kampjun, li hija simili għall-prinċipju ta 'ħidma ta' televiżjoni industrijali.
Ir-riżoluzzjoni ta 'mikroskopju elettroniku tal-iskannjar hija ddeterminata primarjament 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. Il-mikroskopija elettronika tal-iskannjar ma teħtieġx kampjuni irqaq ħafna; l-immaġni għandha effett tridimensjonali qawwi; jista 'juża informazzjoni bħal elettroni sekondarji, elettroni assorbiti, u raġġi-x iġġenerati mill-interazzjoni bejn raġġi ta' elettroni u sustanzi biex tanalizza l-kompożizzjoni tas-sustanzi.
Il-kanun tal-elettroni u l-lenti tal-kondensatur ta 'mikroskopju elettroniku tal-iskannjar huma bejn wieħed u ieħor l-istess bħal dawk ta' mikroskopju tal-elettroni tat-trażmissjoni, iżda sabiex ir-raġġ tal-elettroni jsir irqaq, lenti oġġettiva u astigmatizzatur huma miżjuda taħt il-lenti tal-kondensatur, u żewġ settijiet ta ' travi ta 'skanjar reċiprokament perpendikolari huma installati ġewwa l-lenti oġġettiva. coil. Il-kamra tal-kampjun taħt il-lenti oġġettiva hija mgħammra bi stadju tal-kampjun li jista 'jiġi mċaqlaq, imdawwar u inklinat.
