Mikroskop elektronowyMikroskop optycznyZasady obrazowaniaPodobieństwa i różnice
Mikroskop elektronowy to przyrząd, który wykorzystuje wiązkę elektronów i soczewkę elektronową zamiast wiązki światła i soczewki optycznej, zgodnie z zasadą optyki elektronowej, dzięki czemu drobna struktura materiału jest obrazowana przy bardzo dużym powiększeniu.
Rozdzielczość mikroskopu elektronowego wyraża się jako mała odległość między dwoma sąsiednimi punktami, jaką może on rozróżnić. W latach siedemdziesiątych0 XX wieku rozdzielczość transmisyjnego mikroskopu elektronowego wynosiła około 0,3 nanometra (rozdzielczość ludzkiego oka wynosi około 0,1 milimetra). Obecnie duże powiększenie mikroskopu elektronowego wynosi ponad 3 miliony razy, podczas gdy duże powiększenie mikroskopu optycznego wynosi około 2,000 razy, dzięki czemu mikroskop elektronowy może bezpośrednio obserwować atomy niektórych metali ciężkich i kryształy kropki atomowe w układzie schludnego szyku.
Choć rozdzielczość mikroskopu elektronowego jest znacznie lepsza od mikroskopu optycznego, to mikroskop elektronowy musi pracować w warunkach próżniowych, dlatego obserwacje organizmów żywych są trudne, a naświetlanie wiązką elektronów sprawi, że próbki biologiczne uszkodzenia napromieniowania. Inne problemy, takie jak jasność działa elektronowego i poprawa jakości soczewki elektronowej, również wymagają dalszych badań.
Zdolność rozdzielcza jest ważnym wskaźnikiem mikroskopu elektronowego, który jest powiązany z kątem padania stożka i długością fali wiązki elektronów przechodzącej przez próbkę. Długość fali światła widzialnego wynosi około {{0}} nm, a długość fali wiązki elektronów jest powiązana z napięciem przyspieszającym. Gdy napięcie przyspieszające wynosi od 50 do 100 kV, długość fali wiązki elektronów wynosi około 0,0053 do 0,0037 nm. Ponieważ długość fali wiązki elektronów jest znacznie mniejsza niż długość fali światła widzialnego, więc nawet jeśli kąt stożka wiązki elektronów wynosi tylko 1 procent mikroskopu optycznego, zdolność rozdzielcza mikroskopu elektronowego jest nadal znacznie większa niż zdolność rozdzielcza mikroskop optyczny.
Mikroskop elektronowy składa się z trzech części: tubusu lustrzanego, układu próżniowego i szafki zasilającej. Lufa zawiera głównie działo elektronowe, soczewkę elektronową, uchwyt na próbki, ekran fluorescencyjny i mechanizm kamery oraz inne elementy. Elementy te są zwykle montowane od góry do dołu w kolumnę; układ próżniowy składa się z mechanicznej pompy próżniowej, pompy dyfuzyjnej i zaworów próżniowych itp. oraz poprzez rurociąg pompujący podłączony do cylindra lustra; Szafa zasilająca składa się z generatora wysokiego napięcia, stabilizatora prądu wzbudzenia oraz szeregu regulacyjnych jednostek sterujących.
Soczewka elektronowa jest ważną częścią tubusu mikroskopu elektronowego, jest symetryczna do osi lufy kosmicznego pola elektrycznego lub magnetycznego, dzięki czemu elektron podąża do osi tworzenia ogniskowania, pełniąc rolę szklanej soczewki wypukłej aby rola skupienia wiązki światła była podobna do roli soczewki, dlatego nazywa się ją soczewką elektronową. Większość nowoczesnych mikroskopów elektronowych wykorzystuje soczewki elektromagnetyczne, które skupiają elektrony za pomocą silnego pola magnetycznego generowanego przez bardzo stabilny prąd wzbudzenia DC przepływający przez cewkę ze stopką biegunową.
Mikroskopy elektronowe można podzielić na transmisyjne mikroskopy elektronowe, skaningowe mikroskopy elektronowe, refleksyjne mikroskopy elektronowe i emisyjne mikroskopy elektronowe ze względu na ich budowę i zastosowanie. Do obserwacji często używa się transmisyjnego mikroskopu elektronowego. W przypadku zwykłych mikroskopów nie można rozróżnić drobnej struktury materiału; skaningowy mikroskop elektronowy służy głównie do obserwacji morfologii powierzchni stałych, ale także w połączeniu z dyfraktometrem rentgenowskim lub spektrometrem elektronowym tworzącym mikrosondę elektronową, służy do analizy składu materiału; Emisyjny mikroskop elektronowy służy do badania powierzchni samoemisji elektronów.
