Elektron mikroskobunun optik mikroskopiye göre avantajları
Elektron mikroskobu, maddenin ince yapısını çok yüksek büyütmede görüntülemek için ışık ışınları ve elektron optiği prensiplerine dayalı optik lensler yerine elektron ışınlarını ve elektron merceklerini kullanan bir araçtır.
Bir elektron mikroskobunun çözme gücü, çözebileceği iki bitişik nokta arasındaki küçük mesafe ile ifade edilir. 1970'lerde, transmisyon elektron mikroskoplarının çözünürlüğü yaklaşık 0,3 nanometreydi (insan gözünün çözme gücü yaklaşık 0,1 milimetredir). Günümüzde elektron mikroskoplarının maksimum büyütmesi 3 milyon katı aşarken, optik mikroskopların maksimum büyütmesi yaklaşık 2000 kattır. Bu nedenle, bazı ağır metallerin atomları ve kristallerdeki düzgün düzenlenmiş atomik kafes, elektron mikroskopları aracılığıyla doğrudan gözlemlenebilir.
Elektron mikroskoplarının çözme gücü optik mikroskoplardan çok daha iyi olmasına rağmen, elektron mikroskoplarının vakum koşullarında çalışması gerekir, bu nedenle canlı organizmaları gözlemlemek zordur ve elektron ışınlarının ışınlanması biyolojik örneklerde radyasyon hasarına da neden olabilir. Elektron tabancasının parlaklığının iyileştirilmesi ve elektron merceğinin kalitesinin iyileştirilmesi gibi diğer konuların da üzerinde çalışılmaya devam edilmesi gerekmektedir.
Çözme gücü, numuneden geçen elektron ışınının gelen koni açısı ve dalga boyu ile ilişkili olan elektron mikroskobunun önemli bir göstergesidir. Görünür ışığın dalga boyu yaklaşık 300 ila 700 nanometre arasındadır ve elektron ışınının dalga boyu, hızlanan voltajla ilişkilidir. Hızlanma voltajı 50 ila 100 kilovolt olduğunda, elektron ışınının dalga boyu yaklaşık 0,0053 ila 0,0037 nanometredir. Elektron ışınının dalga boyu, görünür ışığın dalga boyundan çok daha küçük olduğundan, elektron ışınının koni açısı optik mikroskobun yalnızca %1'i olsa bile, elektron mikroskobunun çözme gücü yine de elektron mikroskobunun çözme gücünden çok daha üstündür. optik mikroskoptan.
Elektron mikroskobu üç bölümden oluşur: mercek tüpü, vakum sistemi ve güç kabini. Mercek çerçevesi temel olarak elektron tabancası, elektron merceği, örnek tutucu, floresan ekran ve kamera mekanizması gibi bileşenleri içerir. Bu bileşenler genellikle yukarıdan aşağıya doğru bir silindir halinde monte edilir; vakum sistemi mekanik bir vakum pompası, bir difüzyon pompası, bir vakum valfi vb.'den oluşur ve gaz boru hattı mercek tüpüne bağlanır; güç kabini bir yüksek voltaj jeneratörü, bir uyarma akımı dengeleyicisi ve çeşitli ayar kontrol ünitelerinden oluşur.
Elektron merceği, elektron mikroskobu namlusunun önemli bir bileşenidir. Odak oluşturmak amacıyla elektron yörüngesini eksene doğru bükmek için namlunun eksenine simetrik olan uzaysal bir elektrik alanı veya manyetik alan kullanır. İşlevi, ışının odaklanmasını sağlayan dışbükey cam merceğin işlevine benzer, bu nedenle buna elektron merceği denir. . Çoğu modern elektron mikroskobu elektromanyetik lensler kullanır. Kutup pabuçlu bir bobinden geçen çok kararlı bir DC uyarma akımının ürettiği güçlü manyetik alan, elektronları odaklar.
Elektron tabancası, tungsten filamanlı sıcak katot, ızgara ve katottan oluşan bir bileşendir. Eşit hızda elektron ışınları yayabilir ve oluşturabilir, bu nedenle hızlanma voltajının stabilitesinin on binde birinden az olmaması gerekir.
Elektron mikroskopları yapılarına ve kullanım alanlarına göre transmisyon elektron mikroskopları, taramalı elektron mikroskopları, yansıma elektron mikroskopları ve emisyon elektron mikroskopları olarak ayrılabilir. Transmisyon elektron mikroskopları genellikle sıradan mikroskoplarla ayırt edilemeyen çok küçük malzeme yapılarını gözlemlemek için kullanılır; taramalı elektron mikroskopları esas olarak katı yüzeylerin morfolojisini gözlemlemek için kullanılır ve ayrıca elektron oluşturmak için X-ışını difraktometreleri veya elektron enerji spektrometreleri ile birleştirilebilir. Mikroproblar malzeme bileşimi analizi için kullanılır; Kendiliğinden yayılan elektron yüzeylerinin incelenmesi için emisyon elektron mikroskopları kullanılır.
