електронний мікроскоп

The електронний мікроскоп являє собою важливий варіант класичного мікроскопа, за допомогою електронів він може зображати поверхню або внутрішню частину предмета.

Що таке електронний мікроскоп?

У більш ранні часи називали також електронний мікроскоп Через мікроскоп. Він служить науковим інструментом, що дозволяє візуально збільшити об'єкти шляхом застосування електронних променів, що дозволяє більш ретельно досліджувати.

За допомогою електронного мікроскопа можна досягти набагато вищих дозволів, ніж за допомогою світлового мікроскопа. У кращому випадку світлові мікроскопи можуть досягти збільшення в дві тисячі разів. Якщо відстань між двома точками менше половини довжини світлової хвилі, людське око вже не може бачити їх окремо.

Електронний мікроскоп, з іншого боку, досягає збільшення 1: 1 000 000. Це можна простежити за тим, що хвилі електронного мікроскопа значно коротші, ніж хвилі світла. Для усунення перешкоджаючих молекул повітря електронний промінь фокусується на об’єкті у вакуумі за допомогою масивних електричних полів.

Перший електронний мікроскоп був створений у 1931 році німецькими інженерами-електриками Ернстом Руськом (1906-1988) та Максом Кноллом (1897-1969). Спочатку, однак, не зображення електронно-прозорих предметів використовувались як зображення, а невеликі металеві сітки. Ернст Руська також сконструював у 1938 році перший електронний мікроскоп, який використовувався в комерційних цілях. У 1986 році Руська отримала Нобелівську премію з фізики за свій супер мікроскоп.

Протягом багатьох років електронна мікроскопія постійно піддавалася новим конструкціям і технічним удосконаленням, так що електронний мікроскоп став невід'ємною частиною науки сьогодні.

Форми, типи та типи

До найважливіших основних типів електронних мікроскопів відносять скануючий електронний мікроскоп (СЕМ) та прохідний електронний мікроскоп (ТЕМ). Скануючий електронний мікроскоп сканує тонкий пучок електронів над масивним предметом. Електрони або інші сигнали, які виходять з об'єкта або розсіяні назад, можуть бути виявлені синхронно. Значення інтенсивності точки зображення, яку визначає електронний промінь, визначається виявленим струмом.

Як правило, визначені дані можуть відображатися на підключеному екрані. Таким чином користувач має змогу стежити за структурою зображення в режимі реального часу. При скануванні електронними променями електронний мікроскоп обмежується поверхнею об'єкта. Для візуалізації прилад спрямовує зображення на люмінесцентний екран. Після зйомки фотографії можна збільшити до 1: 200 000.

При використанні електронного мікроскопа пропускання, виготовленого Ернстом Руськом, досліджуваний об'єкт, який повинен бути належним чином тонким, опромінюється електронами. Відповідна товщина об'єкта коливається в межах від декількох нанометрів і декількох мікрометрів, що залежить від атомної кількості атомів матеріалу об'єкта, бажаної роздільної здатності та рівня напруги, що прискорюється. Чим нижче напруга прискорення і чим вище атомне число, тим тоншим повинен бути об'єкт. Зображення пропускаючого електронного мікроскопа створюється поглиненими електронами.

Наступними підтипами електронного мікроскопа є цироелектронний мікроскоп (КЕМ), який використовується для дослідження складних білкових структур, та електронний мікроскоп високої напруги, який має дуже високий діапазон прискорень. Він використовується для представлення великих об'єктів.

Структура та функціональність

Структура електронного мікроскопа, схоже, мало спільного зі світловим мікроскопом. Але є паралелі. Електронна гармата розташована вгорі. У найпростішому випадку це може бути вольфрамовий дріт. Це нагрівається і випромінює електрони. Електронний промінь фокусується електромагнітами, які мають кільцеву форму. Електромагніти схожі на лінзи у світловому мікроскопі.

Тепер тонкий електронний промінь здатний самостійно вибивати електрони з зразка. Потім електрони знову захоплюються детектором, з якого можна сформувати зображення. Якщо електронний промінь не рухається, можна зобразити лише одну точку. Однак якщо сканувати область, відбувається зміна. Електронний промінь відхилений електромагнітами та керується лінією по лінії над об'єктом, який слід досліджувати. Це сканування дозволяє збільшити зображення з високою роздільною здатністю об'єкта.

Якщо екзаменатор хоче наблизитися до об’єкта, йому потрібно лише зменшити площу, з якої сканується електронний промінь. Чим менше площа сканування, тим більше відображається об'єкт.

Перший сконструйований електронний мікроскоп збільшив обстежені ним об'єкти 400 разів. У наш час інструменти можуть навіть збільшити об'єкт у 500 000 разів.

Медичні та переваги для здоров'я

Електронний мікроскоп - один з найважливіших винаходів для медицини та таких наукових галузей, як біологія. Фантастичні результати експертизи можна досягти за допомогою інструменту.

Особливо важливим для медицини було те, що віруси зараз також можна досліджувати за допомогою електронного мікроскопа. Вірусів у багато разів менше, ніж бактерій, тому їх не можна детально показати світловим мікроскопом.

Внутрішня частина клітини не може бути точно досліджена і за допомогою світлового мікроскопа. Однак з електронним мікроскопом це змінилося. Сьогодні такі небезпечні захворювання, як СНІД (ВІЛ) або сказ, можна вивчити набагато краще за допомогою електронних мікроскопів.

Однак електронний мікроскоп має і деякі недоліки. Наприклад, на досліджувані об'єкти може впливати електронний промінь, оскільки він нагрівається або швидкі електрони стикаються з цілими атомами. Крім того, витрати на придбання та обслуговування електронного мікроскопа дуже високі. З цієї причини інструменти в основному використовуються науково-дослідними інститутами або приватними постачальниками послуг.