Tqabbil tal-benefiċċji tal-mikroskopija elettronika u tad-dawl
Il-qawwa ta 'riżoluzzjoni ta' mikroskopju elettroniku hija rappreżentata mid-distanza żgħira bejn żewġ punti ħdejn xulxin li tista 'ssolvi. Fl-1970s, mikroskopji elettroniċi tat-trażmissjoni kellhom riżoluzzjoni ta 'madwar 0.3 nanometri (il-qawwa ta' riżoluzzjoni tal-għajn tal-bniedem hija ta 'madwar 0.1 millimetri). Issa l-ingrandiment massimu tal-mikroskopju elettroniku jaqbeż it-3 miljun darba, filwaqt li l-ingrandiment massimu tal-mikroskopju ottiku huwa ta '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 armaw mill-ġdid 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, il-qawwa tar-riżoluzzjoni tal-mikroskopju elettroniku laħqet 50 nanometru, madwar għaxar darbiet il-qawwa tar-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 ġie żviluppat b'suċċess fl-1958 b'riżoluzzjoni ta' 3 nanometri, u fl-1979 ġie mmanifatturat mikroskopju elettroniku kbir b'riżoluzzjoni ta '0.3 nanometri.
Għalkemm il-qawwa tar-riżoluzzjoni tal-mikroskopju elettroniku hija ferm aħjar minn dik tal-mikroskopju ottiku, huwa diffiċli li jiġu osservati organiżmi ħajjin minħabba li l-mikroskopju elettroniku jeħtieġ li jaħdem taħt kundizzjonijiet tal-vakwu, u l-irradjazzjoni tar-raġġ tal-elettroni tikkawża wkoll li l-kampjuni bijoloġiċi tiġi mħassra bir-radjazzjoni. 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-mikroskopija elettronika, li hija relatata 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 {{0}} nanometri, filwaqt li l-wavelength tar-raġġi tal-elettroni huwa relatat mal-vultaġġ li jaċċellera. Meta l-vultaġġ ta 'aċċellerazzjoni 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-provvista 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-elettron hija parti importanti mill-kanna tal-lenti tal-mikroskopju elettroniku. Juża kamp elettriku spazjali jew kamp manjetiku simetriku għall-assi tal-kanna tal-lenti biex tgħawweġ il-binarju 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 elettronika. . Il-biċċa l-kbira tal-mikroskopji elettroniċi moderni jużaw lentijiet elettromanjetiċi, li jiffokaw l-elettroni permezz ta 'kamp manjetiku qawwi ġġenerat minn kurrent ta' eċċitazzjoni DC stabbli ħafna li jgħaddi minn kolja bi żraben tal-arbli.
Il-kanun tal-elettroni huwa komponent li jikkonsisti 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 hija meħtieġa li tkun mhux inqas minn għaxar elf.
Mikroskopji elettroniċi jistgħu jinqasmu f'mikroskopji elettroniċi ta 'trażmissjoni, mikroskopji elettroniċi ta' skannjar, mikroskopji elettroniċi ta 'rifless, u mikroskopji elettroniċi ta' emissjoni skond l-istrutturi u l-użi tagħhom. Mikroskopji elettroniċi ta 'trażmissjoni ħafna drabi jintużaw biex josservaw l-istrutturi tal-materjal fin 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-trażmissjoni huwa msemmi wara li r-raġġ tal-elettroni jippenetra l-kampjun u mbagħad ikabbar l-immaġni bil-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. Il-parti irqaq jew ta 'densità aktar baxxa tal-kampjun għandha inqas tifrix tar-raġġ tal-elettroni, għalhekk aktar elettroni jgħaddu mid-dijaframma oġġettiva u 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
Il-parti ta 'fuq tal-kolonna tal-mikroskopju elettroniku tat-trażmissjoni hija l-kanun tal-elettroni, l-elettroni huma emessi mill-katodu sħun tat-tungstenu, jgħaddu mill-ewwel, u t-tieni żewġ mirja 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 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; billi tinbidel it-tul fokali tal-mera intermedja, immaġini mikroskopiċi elettroniċi u stampi ta 'diffrazzjoni ta' elettroni jistgħu jinkisbu fuq il-partijiet ċkejkna tal-istess kampjun. Sabiex jiġu studjati kampjuni eħxen ta 'slice tal-metall, il-Laboratorju tal-Ottiċi Elettroniċi Franċiż Dulos żviluppa mikroskopju elettroniku ta' vultaġġ ultra-għoli b'vultaġġ ta 'aċċellerazzjoni ta' 3500 kV. Dijagramma skematika tal-istruttura tal-mikroskopju elettroniku tal-iskannjar
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 tat-tubu ta' l-istampa. Il-coil tad-deflessjoni tat-tubu ta 'l-istampa jżomm skanjar 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 ta' TV 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. 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 ġġenerati mill-interazzjoni bejn raġġi ta' elettroni u sustanzi biex tanalizza l-kompożizzjoni tas-sustanzi.
Il-kanun tal-elettroni u l-lenti tal-kondensatur tal-mikroskopju tal-elettroni tal-iskannjar 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 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 'jiċċaqlaq, idur u jmejjel.
