Fordele ved elektronmikroskoper kontra optiske mikroskoper
Elektronmikroskop er et instrument baseret på princippet om elektronoptik, der bruger elektronstråler og elektronlinser i stedet for bjælker og optiske linser til at forestille sig de fine strukturer i materien ved meget høj forstørrelse.
Opløsningen af et elektronmikroskop er repræsenteret af den lille afstand mellem tilstødende punkter, den kan skelne. I 197 0 s var opløsningen af transmissionselektronmikroskoper omkring 0. 3 nanometre (det menneskelige øjes opløsning er ca. 0,1 millimeter). I dag har elektronmikroskoper en forstørrelse på over 3 millioner gange, mens optiske mikroskoper har en forstørrelse på ca. 2000 gange, så det er muligt direkte at observere atomerne for visse tungmetaller og den pænt arrangerede atomgitter i krystaller gennem elektronmikroskoper.
I 1931 modificerede Knorr og Ruska fra Tyskland et højspændingsoscilloskop med en kold katodeafladningselektronkilde og tre elektronlinser og opnåede billeder forstørret mere end ti gange, hvilket bekræfter muligheden for elektronmikroskopi til forstørrelsesbillede. I 1932, med forbedringen af Ruska, nåede opløsningen af elektronmikroskoper 50 nanometer, hvilket var omkring ti gange opløsningen af optiske mikroskoper på det tidspunkt. Derfor begyndte elektronmikroskoper at modtage opmærksomhed fra mennesker.
I 194 0 s brugte bakken i USA en defogger til at kompensere for den rotationsasymmetri af elektronlinser, hvilket førte til et nyt gennembrud i opløsningen af elektronmikroskoper og nåede gradvist moderne niveauer. I Kina blev et transmissionselektronmikroskop med en opløsning på 3 nanometer med succes udviklet i 1958, og et stort elektronmikroskop med en opløsning på 0,3 nanometer blev udviklet i 1979.
Selvom opløsningen af elektronmikroskoper langt har overskredet opløsningen af optiske mikroskoper, er de vanskelige at observere levende organismer på grund af behovet for at arbejde under vakuumbetingelser, og bestråling af elektronstråler kan også forårsage strålingsskader på biologiske prøver. Andre problemer, såsom forbedring af elektronpistolens lysstyrke og kvaliteten af elektronlinsen, har også brug for yderligere forskning.
Opløsning er en vigtig indikator for elektronmikroskopi, som er relateret til den hændelseskeglevinkel og bølgelængde af elektronstrålen, der passerer gennem prøven. Bølgelængden af synligt lys er omtrent {{0}} nanometer, mens bølgelængden af elektronstrålen er relateret til accelerationsspændingen. Når accelerationsspændingen er mellem 50-100 kV, er bølgelængden af elektronstrålen ca. 0. 0053-0. 0037 nm. På grund af det faktum, at bølgelængden af elektronstrålen er meget mindre end synligt lys, selvom elektronstrålens keglevinkel kun er 1% af et optisk mikroskop, er opløsningen af elektronmikroskopet stadig langt bedre end et optisk mikroskop.
Et elektronmikroskop består af tre dele: et rør, et vakuumsystem og et strømkabinet. Hovedkomponenterne i linsetønden inkluderer en elektronpistol, en elektronlinse, en prøveholder, en fluorescerende skærm og en kameramekanisme, der normalt samles i et cylindrisk legeme fra top til bund; Vakuumsystemet består af en mekanisk vakuumpumpe, en diffusionspumpe og en vakuumventil og er forbundet til cylinderen gennem en udstødningsrørledning; Strømkabinettet består af en højspændingsgenerator, en excitationsstrømstabilisator og forskellige regulerings- og kontrolenheder.
