Elektron Mikroskobu ve Optik Mikroskobun Avantajları
Elektron mikroskobu, maddenin ince yapılarını çok yüksek büyütmede görüntülemek için ışık ışınları ve optik mercekler yerine elektron ışınları ve mercekleri kullanan, elektronik optik prensiplerine dayalı bir alettir.
Bir elektron mikroskobunun çözünürlük yeteneği, ayırt edebildiği bitişik iki nokta arasındaki küçük mesafe ile temsil edilir. 1970'lerde, transmisyon elektron mikroskobunun çözünürlüğü yaklaşık 0,3 nanometreydi (insan gözünün çözünürlüğü yaklaşık 0,1 milimetreydi). Günümüzde elektron mikroskopları 3 milyon katın üzerinde büyütmeye sahipken, optik mikroskoplar yaklaşık 2000 kat büyütmeye sahiptir. Bu nedenle elektron mikroskopları, belirli ağır metal atomlarının ve kristallerinin düzgünce düzenlenmiş atomik örgüsünü doğrudan gözlemleyebilir.
Elektron mikroskopları, optik mikroskoplara göre çok daha iyi çözünürlüğe sahip olmasına rağmen, vakum koşullarında çalışmaları gerektiğinden canlı organizmaları gözlemlemek zordur ve elektron ışını ışınlaması da biyolojik örneklerde radyasyon hasarına neden olabilir. Elektron tabancası parlaklığının ve elektron merceği kalitesinin iyileştirilmesi gibi diğer konuların da daha fazla araştırılması gerekmektedir.
Çözünürlük, numuneden geçen elektron ışınının koni açısı ve dalga boyuyla ilişkili olan elektron mikroskobunun önemli bir göstergesidir. Görünür ışığın dalga boyu yaklaşık olarak {{0}} nanometredir, elektron ışınının dalga boyu ise hızlanma voltajıyla ilişkilidir. Hızlanma voltajı 50-100 kV olduğunda, elektron ışınının dalga boyu yaklaşık olarak 0.0053-0.0037 nanometredir. Elektron ışınının dalga boyunun görünür ışığın dalga boyundan çok daha küçük olması nedeniyle, elektron ışınının koni açısı optik mikroskobun yalnızca yüzde 1'i olsa bile, elektron mikroskobunun çözünürlüğü hala çok fazladır. optik mikroskoptan daha iyidir.
Elektron mikroskobu üç parçadan oluşur: ayna tüpü, vakum sistemi ve güç kabini. Mercek çerçevesi temel olarak genellikle yukarıdan aşağıya bir sütun halinde monte edilen elektronik tabancalar, elektronik mercekler, numune rafları, floresan ekranlar ve kamera mekanizmalarından oluşur; Vakum sistemi, mekanik vakum pompalarından, difüzyon pompalarından ve vakum valflerinden oluşur ve bir hava çıkarma boru hattı aracılığıyla ayna tüpüne bağlanır; Güç kabini, yüksek voltaj jeneratörü, uyarma akımı dengeleyicisi ve çeşitli düzenleme ve kontrol ünitelerinden oluşur.
Elektron merceği, elektron mikroskobu tüpündeki önemli bir bileşendir. Elektron yörüngesini eksene doğru bükmek ve bir odak oluşturmak için tüpün eksenine simetrik bir uzaysal elektrik veya manyetik alan kullanır. İşlevi, ışık ışınını odaklayan dışbükey cam merceğe benzer, bu nedenle buna elektron merceği denir. Çoğu modern elektron mikroskobu, elektronları kutup pabuçlu bir bobinden geçen sabit bir DC uyarma akımı tarafından oluşturulan güçlü bir manyetik alan aracılığıyla odaklayan elektromanyetik lensler kullanır.
Elektron tabancası, tungsten tel sıcak katot, kapı ve katottan oluşan bir bileşendir. Düzgün hızda elektron ışınları yayabilir ve oluşturabilir, bu nedenle hızlanma voltajının kararlılığının binde birinden az olmaması gerekir.
Taramalı elektron mikroskobunun elektron ışını numunenin içinden geçmez ve yalnızca numunenin yüzeyindeki ikincil elektronları tarar ve uyarır. Numunenin yanına yerleştirilen sintilasyon kristali bu ikincil elektronları alır ve amplifikasyondan sonra resim tüpünün elektron ışın yoğunluğunu modüle eder, böylece resim tüpü floresan ekranının parlaklığını değiştirir. Resim tüpünün saptırma bobini, tarama için numune yüzeyindeki elektron ışınıyla senkronize edilir, böylece resim tüpünün floresan ekranı, endüstriyel televizyonun çalışma prensibine benzer şekilde numune yüzeyinin morfoloji görüntüsünü gösterir.
Taramalı elektron mikroskobunun çözünürlüğü esas olarak numunenin yüzeyindeki elektron ışınının çapına bağlıdır. Büyütme, görüntüleme tüpü üzerindeki tarama genliğinin numune üzerindeki tarama genliğine oranıdır ve sürekli olarak onlarca kattan yüzbinlerce kata kadar değişebilmektedir. Taramalı elektron mikroskobu çok ince numuneler gerektirmez; Görüntüler güçlü bir stereoskopik algıya sahiptir; İkincil elektronlar, emilen elektronlar ve elektron ışınları ile maddeler arasındaki etkileşimin ürettiği X ışınları gibi bilgileri kullanarak maddelerin bileşimini analiz edebilir.
Taramalı elektron mikroskobunun elektron tabancası ve yoğunlaştırıcısı, kabaca transmisyon elektron mikroskobununkilerle aynıdır, ancak elektron ışınını daha ince hale getirmek için, yoğunlaştırıcının altına bir objektif lens ve bir astigmatizör eklenir ve iki set karşılıklı olarak diktir. tarama bobinleri de objektif merceğin içine yerleştirilmiştir. Objektif merceğin altındaki numune odası, hareket ettirilebilen, döndürülebilen ve eğilebilen bir numune tablasıyla donatılmıştır.
