Електронният микроскоп представлява значителна вариация на класическия микроскоп. С помощта на електрони той може да изобрази повърхността или вътрешността на обект.
Какво е електронен микроскоп?
Електронният микроскоп представлява значителна вариация на класическия микроскоп. В по-ранни времена електронният микроскоп е известен още като супермикроскоп. Той служи като научен инструмент, чрез който обектите могат да бъдат увеличени изобразително чрез прилагането на електронни лъчи, което позволява по-задълбочени изследвания. Много по-високи разделителни способности могат да бъдат постигнати с електронен микроскоп, отколкото със светлинен микроскоп. Светлинните микроскопи могат да постигнат увеличение от две хиляди пъти в най-добрия случай. Ако обаче разстоянието между две точки е по-малко от половината от дължината на вълната на светлината, човешкото око вече не може да ги различава отделно. Електронният микроскоп, от друга страна, постига увеличение от 1: 1,000,000 XNUMX XNUMX. Това може да се отдаде на факта, че вълните на електронния микроскоп са значително по-къси от вълните на светлината. За премахване на смущаващия въздух молекули, електронният лъч е фокусиран върху обекта във вакуум от масивни електрически полета. Първият електронен микроскоп е разработен през 1931 г. от немските електроинженери Ернст Руска (1906-1988) и Макс Нол (1897-1969). Първоначално обаче малки метални решетки, а не електронно-прозрачни предмети, служеха като изображения. Ернст Руска също конструира първия електронен микроскоп, използван за търговски цели през 1938 г. През 1986 г. Руска получава Нобелова награда за физика за своя супермикроскоп. През годините електронната микроскопия непрекъснато е била подлагана на нови проекти и технически подобрения, така че в наши дни е невъзможно да си представим науката без електронния микроскоп.
Форми, видове и видове
Основните основни видове електронен микроскоп включват сканиращ електронен микроскоп (SEM) и пропускателен електронен микроскоп (TEM). Сканиращият електронен микроскоп сканира тънък електронен лъч върху твърд обект. Електроните или други сигнали, които се появяват отново от обекта или са разсеяни обратно, могат да бъдат открити синхронно. Откритият ток определя стойността на интензитета на пиксела, който електронният лъч сканира. По правило определените данни могат да се показват на свързан екран. По този начин потребителят може да проследи натрупването на изображението в реално време. При сканиране с електронни лъчи електронният микроскоп е ограничен до повърхността на обекта. За визуализация инструментът насочва изображенията през флуоресцентен екран. След фотографията изображенията могат да бъдат увеличени до 1: 200,000 XNUMX. Когато се използва променлив електронен микроскоп, създаден от Ернст Руска, обектът, който трябва да бъде изследван, който трябва да има подходяща тънкост, се облъчва от електроните. Подходящата дебелина на обекта варира от няколко нанометра до няколко микрометра, което зависи от атомния номер на атомите на материала на обекта, желаната разделителна способност и нивото на ускоряващото напрежение. Колкото по-ниско е ускоряващото напрежение и колкото по-голям е атомният номер, толкова по-тънък трябва да бъде обектът. Образът на пропускащия електронен микроскоп се формира от погълнатите електрони. Други подтипове на електронния микроскоп включват кироелектронния микроскоп (KEM), който се използва за изследване на сложни протеинови структури, и електронния микроскоп с високо напрежение, който има много висок запас на ускорение. Използва се за изобразяване на обширни обекти.
Структура и режим на работа
Изглежда, че структурата на електронния микроскоп няма много общо със светлинния микроскоп отвътре. Въпреки това има паралели. Например електронният пистолет е разположен отгоре. В най-простия случай това може да е волфрамова тел. Това се нагрява и излъчва електрони. Електронният лъч е фокусиран от електромагнити, които имат пръстеновидна форма. Електромагнитите са подобни на лещите в светлинен микроскоп. Финият електронен лъч вече може самостоятелно да избива електроните от пробата. След това електроните се събират отново от детектор, от който може да се генерира изображение. Ако електронният лъч не се движи, може да се изобрази само една точка, но ако се извърши сканиране на повърхността, настъпва промяна. Електронният лъч се отклонява от електромагнитите и се насочва линия по линия върху обекта, който ще се изследва. Това сканиране позволява увеличено изображение с висока разделителна способност на обекта. Ако проверяващият иска да се приближи още по-близо до обекта, той трябва само да намали площта, от която се сканира електронният лъч. Колкото по-малка е площта на сканиране, толкова по-голям обект се показва. Първият конструиран електронен микроскоп увеличи изследваните обекти 400 пъти. В съвремието инструментите могат да увеличат обект дори 500,000 XNUMX пъти.
Медицински и здравни ползи
За медицината и научните клонове като биологията електронният микроскоп е едно от най-важните изобретения. По този начин с инструмента могат да се получат фантастични резултати от изследването. Особено важен за медицината беше фактът, че вируси сега може да се изследва и с електронен микроскоп. Вируситенапример са в пъти по-малки от бактерии, така че те не могат да бъдат изобразени в детайли със светлинен микроскоп. Нито вътрешността на клетката може да бъде разбрана в детайли със светлинни микроскопи. Това обаче се промени с електронния микроскоп. В днешно време опасни заболявания като СПИН (ХИВ) или бяс може да се изследва много по-добре с електронни микроскопи. Електронният микроскоп обаче има и някои недостатъци. Например, изследваните обекти могат да бъдат засегнати от електронния лъч поради нагряване или защото ускоряващите се електрони се сблъскват с пълни атоми. Освен това разходите за придобиване и поддръжка на електронен микроскоп са много високи. Поради тази причина инструментите се използват главно от изследователски институти или частни доставчици на услуги.
