Elektronmikroskop Optisk mikroskop Imaging Princip ligheder og forskelle
Et elektronmikroskop er et instrument, der bruger elektronstråler og elektronlinser i stedet for lysstråler og optiske linser til at afbilde stoffers fine strukturer ved meget høje forstørrelser baseret på princippet om elektronoptik.
Opløsningsevnen af et elektronmikroskop er repræsenteret ved den mindste afstand mellem to tilstødende punkter, som det kan opløse. I 1970erne havde transmissionselektronmikroskoper en opløsning på omkring 0,3 nanometer (det menneskelige øjes opløsningsevne er omkring 0,1 millimeter). Nu overstiger den maksimale forstørrelse af elektronmikroskopet 3 millioner gange, mens den maksimale forstørrelse af det optiske mikroskop er omkring 2000 gange, så atomerne af nogle tungmetaller og de pænt arrangerede atomgitre i krystallen kan observeres direkte gennem elektronmikroskopet .
I 1931 ombyggede Knorr-Bremse og Ruska fra Tyskland et højspændingsoscilloskop med en kold katodeudladningselektronkilde og tre elektronlinser og opnåede et billede forstørret mere end ti gange, hvilket bekræftede muligheden for elektronmikroskopforstørret billeddannelse. I 1932, efter Ruskas forbedring, nåede elektronmikroskopets opløsningsevne 50 nanometer, omkring ti gange opløsningsevnen for det optiske mikroskop på det tidspunkt, så elektronmikroskopet begyndte at få folks opmærksomhed.
I 1940erne brugte Hill i USA en astigmatisator til at kompensere for rotationsasymmetrien i elektronlinsen, hvilket gjorde et nyt gennembrud i elektronmikroskopets opløsningsevne og gradvist nåede det moderne niveau. I Kina blev et transmissionselektronmikroskop med succes udviklet i 1958 med en opløsning på 3 nanometer, og i 1979 blev der fremstillet et stort elektronmikroskop med en opløsning på 0,3 nanometer.
Selvom elektronmikroskopets opløsningsevne er langt bedre end det optiske mikroskops, er det svært at observere levende organismer, fordi elektronmikroskopet skal arbejde under vakuumforhold, og bestrålingen af elektronstrålen vil også få de biologiske prøver til at blive beskadiget af stråling. Andre spørgsmål, såsom forbedring af lysstyrken af elektronkanonen og kvaliteten af elektronlinsen, skal også undersøges yderligere.
Opløsningskraft er en vigtig indikator for elektronmikroskopi, som er relateret til den indfaldende keglevinkel og bølgelængde af elektronstrålen, der passerer gennem prøven. Bølgelængden af synligt lys er omkring {{0}} nanometer, mens bølgelængden af elektronstråler er relateret til accelerationsspændingen. Når accelerationsspændingen er 50-100 kV, er elektronstrålens bølgelængde omkring 0.0053-0.0037 nanometer. Da elektronstrålens bølgelængde er meget mindre end bølgelængden af synligt lys, selvom elektronstrålens keglevinkel kun er 1 procent af det optiske mikroskops, er elektronmikroskopets opløsningsevne stadig langt bedre end den. af det optiske mikroskop.
