Fordele ved elektronmikroskopi frem for optisk mikroskopi
Et elektronmikroskop er et instrument, der bruger elektronstråler og elektronlinser i stedet for lysstråler og optiske linser baseret på principperne for elektronoptik til at afbilde stofs fine struktur ved meget høj forstørrelse.
Et elektronmikroskops opløsningsevne udtrykkes ved den lille afstand mellem to tilstødende punkter, som det kan opløse. I 1970erne var opløsningen af transmissionselektronmikroskoper omkring 0,3 nanometer (det menneskelige øjes opløsningsevne er omkring 0,1 millimeter). I dag overstiger den maksimale forstørrelse af elektronmikroskoper 3 millioner gange, mens den maksimale forstørrelse af optiske mikroskoper er omkring 2,000 gange. Derfor kan atomer af visse tungmetaller og det pænt arrangerede atomgitter i krystaller observeres direkte gennem elektronmikroskoper.
Selvom elektronmikroskopers opløsningsevne er langt bedre end optiske mikroskopers, skal elektronmikroskoper arbejde under vakuumforhold, så det er svært at observere levende organismer, og bestrålingen af elektronstråler kan også forårsage strålingsskader på biologiske prøver. Andre spørgsmål, såsom forbedring af lysstyrken af elektronkanonen og kvaliteten af elektronlinsen, skal også fortsættes for at blive undersøgt.
Opløsningsevnen er en vigtig indikator for et elektronmikroskop, som er relateret til den indfaldende keglevinkel og bølgelængde af elektronstrålen, der passerer gennem prøven. Bølgelængden af synligt lys er omkring 300 til 700 nanometer, og elektronstrålens bølgelængde er relateret til accelerationsspændingen. Når accelerationsspændingen er 50 til 100 kilovolt, er elektronstrålens bølgelængde cirka 0,0053 til 0,0037 nanometer. Da elektronstrålens bølgelængde er meget mindre end bølgelængden af synligt lys, selvom elektronstrålens keglevinkel kun er 1 % af det optiske mikroskops, er elektronmikroskopets opløsningsevne stadig langt bedre end den. af det optiske mikroskop.
Elektronmikroskopet består af tre dele: linserør, vakuumsystem og strømskab. Linserøret omfatter hovedsageligt komponenter såsom en elektronkanon, en elektronlinse, en prøveholder, en fluorescerende skærm og en kameramekanisme. Disse komponenter er normalt samlet i en cylinder fra top til bund; vakuumsystemet består af en mekanisk vakuumpumpe, en diffusionspumpe, en vakuumventil osv. og pumpes igennem Gasrørledningen er forbundet med linserøret; elskabet er sammensat af en højspændingsgenerator, en magnetiseringsstrømstabilisator og forskellige justeringskontrolenheder.
Elektronlinsen er en vigtig komponent i elektronmikroskopets cylinder. Den bruger et rumligt elektrisk felt eller magnetisk felt, der er symmetrisk med tøndens akse til at bøje elektronbanen mod aksen for at danne et fokus. Dens funktion svarer til en konveks glaslinse til at fokusere strålen, så den kaldes en elektronlinse. . De fleste moderne elektronmikroskoper bruger elektromagnetiske linser. Det stærke magnetfelt, der genereres af en meget stabil DC-excitationsstrøm, der passerer gennem en spole med polsko, fokuserer elektronerne.
Elektronkanonen er en komponent sammensat af en wolframfilament varm katode, et gitter og en katode. Den kan udsende og danne elektronstråler med ensartet hastighed, så stabiliteten af accelerationsspændingen er påkrævet at være ikke mindre end en ti tusindedel.
Elektronmikroskoper kan opdeles i transmissionselektronmikroskoper, scanningselektronmikroskoper, refleksionselektronmikroskoper og emissionselektronmikroskoper i henhold til deres strukturer og anvendelser. Transmissionselektronmikroskoper bruges ofte til at observere små materialestrukturer, der ikke kan skelnes med almindelige mikroskoper; scanningselektronmikroskoper bruges hovedsageligt til at observere morfologien af faste overflader, og kan også kombineres med røntgendiffraktometre eller elektronenergispektrometre for at danne elektron Mikroprober bruges til materialesammensætningsanalyse; emissionselektronmikroskoper bruges til undersøgelse af selvemitterende elektronoverflader.
