Elektron mikroskoplarının optik mikroskoplara göre avantajları
Elektron mikroskobu, elektron optiği prensibine göre ışık huzmesi ve optik mercek yerine elektron ışını ve elektron mercek kullanan, böylece malzemenin ince yapısının çok yüksek büyütme altında görüntülendiği bir alettir.
Bir elektron mikroskobunun çözünürlüğü, çözebileceği iki komşu nokta arasındaki küçük aralık cinsinden ifade edilir. 1970'lerde, bir transmisyon elektron mikroskobunun çözünürlüğü yaklaşık 0,3 nanometreydi (İnsan gözünün çözünürlüğü yaklaşık 0,1 milimetredir). Günümüzde, elektron mikroskobunun büyük büyütmesi 3 milyon kattan fazladır, optik mikroskobun büyük büyütmesi ise yaklaşık 2000 kattır, dolayısıyla elektron mikroskobu, ortamdaki belirli ağır metallerin atomlarını ve kristallerini doğrudan gözlemleyebilir. düzgünce düzenlenmiş atomik nokta matrisi.
1931'de Almanya'nın Knorr ve Ruska'sı, soğuk katot deşarjlı elektron kaynağı ve üç elektron merceğiyle yüksek voltajlı bir osiloskopu değiştirdiler ve görüntünün bir düzine katından daha fazla bir büyütme elde ettiler; bu, görüntülemenin elektron mikroskobuyla büyütülme olasılığını doğruladı. 1932 yılında Ruska'nın geliştirilmesinden sonra elektron mikroskobunun çözünürlüğü o zamanki optik mikroskobun çözünürlüğünün yaklaşık 10 katı olan 50 nanometreye ulaştı ve böylece Elektron mikroskobu insanların ilgisini çekmeye başladı.
1940'lerde Amerika Birleşik Devletleri'nden Hill, elektron merceğinin dönme asimetrisini telafi etmek için bir dağıtıcı kullandı, böylece elektron mikroskobunun çözme gücü yeni bir çığır açtı ve yavaş yavaş modern seviyeye ulaştı. Çin'de 1958 yılında başarılı bir şekilde geliştirilen transmisyon elektron mikroskobunun çözümleme gücü 3 nanometre, 1979'da ise büyük ölçekli elektron mikroskobunun çözme gücü 0,3 nanometreye ulaştı.
Elektron mikroskobunun çözünürlüğü optik mikroskoptan çok daha iyi olmasına rağmen, elektron mikroskobunun vakum koşullarında çalışması gerekir, bu nedenle canlı organizmaları gözlemlemek zordur ve elektron ışınının ışınlanması biyolojik numunelerin ışınlama hasarı. Elektron tabancasının parlaklığı ve elektron merceğinin kalitesinin iyileştirilmesi gibi diğer problemlerin de çalışmaya devam etmesi gerekmektedir.
Çözme gücü, numuneden geçen elektron ışınının geliş koni açısı ve dalga boyu ile ilgili olan elektron mikroskobunun önemli bir indeksidir. Görünür ışığın dalga boyu yaklaşık {{0}} nm'dir ve elektron ışınının dalga boyu, hızlanan voltajla ilişkilidir. Hızlanma voltajı 50 ila 100 kV olduğunda, elektron ışınının dalga boyu yaklaşık 0,0053 ila 0,0037 nm'dir. 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 çözünürlüğü yine de optik mikroskoptan çok daha iyidir. .
Elektron mikroskobu üç bölümden oluşur: ayna tüpü, vakum sistemi ve güç kaynağı kabini. Namluda esas olarak elektron tabancası, elektron merceği, numune tutucu, floresan ekran ve kamera mekanizması ve diğer bileşenler bulunur; bu bileşenler genellikle yukarıdan aşağıya bir sütun halinde monte edilir; Vakum sistemi, mekanik vakum pompası, difüzyon pompası ve vakum valfleri vb.'den ve aynanın haznesine bağlanan pompalama boru hattından oluşur; güç kaynağı kabini, yüksek voltaj jeneratörü, uyarma akımı dengeleyicisi ve çeşitli düzenleyici kontrol ünitelerinden oluşur.
Elektron merceği, elektron mikroskobu namlusunun önemli bir parçasıdır, uzay elektrik alanının veya manyetik alanın namlusunun eksenine simetriktir, böylece elektron, cam dışbükey rolünün odaklama oluşumunun eksenine doğru ilerler. Mercek, ışık ışınının odaklanmasını sağlayan merceğin rolüne benzer, bu nedenle buna elektron merceği denir. Çoğu modern elektron mikroskobu, elektronları odaklamak için güçlü manyetik alan tarafından oluşturulan bir kutup pabucu ile bobin boyunca çok kararlı bir DC uyarma akımı yoluyla elektromanyetik mercekler kullanır.
Elektron tabancası, tungsten sıcak katot, kapı ve katottan oluşan bir bileşendir. Düzgün hızda bir elektron ışını yayar ve oluşturur, 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 mikroskobu genellikle sıradan mikroskoplarla malzemenin ince yapısını ayırt edemeyenleri gözlemlemek için kullanılır; taramalı elektron mikroskobu esas olarak katı yüzeyin morfolojisini gözlemlemek için kullanılır, ancak aynı zamanda malzeme bileşiminin analizi için kullanılan elektron mikro sondasını oluşturmak için birleştirilmiş X-ışını difraktometresi veya elektron spektrometresi ile birlikte kullanılır; Elektronların kendi kendine emisyon yüzeyinin incelenmesi için emisyon elektron mikroskobu.
