Elektronmikroskoop esindab klassikalise mikroskoobi olulist variatsiooni. Elektronide abil saab see kujutada objekti pinda või sisemust.
Mis on elektronmikroskoop?
Elektronmikroskoop esindab klassikalise mikroskoobi olulist variatsiooni. Varasematel aegadel oli elektronmikroskoop tuntud ka kui supermikroskoop. See toimib teadusinstrumendina, mille kaudu saab objekte pildiliselt elektronkiirte abil suurendada, võimaldades põhjalikumaid uuringuid. Elektronmikroskoobiga on võimalik saavutada palju suuremat eraldusvõimet kui valgusmikroskoobiga. Valgusmikroskoobid suudavad parimal juhul suurendada kaks tuhat korda. Kui aga kahe punkti vaheline kaugus on väiksem kui pool valguse lainepikkust, ei suuda inimsilm neid enam eraldi eristada. Elektronmikroskoop seevastu saavutab suurenduse 1: 1,000,000 XNUMX XNUMX. Seda võib seostada asjaoluga, et elektronmikroskoobi lained on tunduvalt lühemad kui valguslained. Häiriva õhu kõrvaldamiseks molekulid, keskendub elektronkiir objektile vaakumis massiivsete elektriväljade abil. Esimese elektronmikroskoobi töötasid 1931. aastal välja Saksa elektriinsenerid Ernst Ruska (1906-1988) ja Max Knoll (1897-1969). Esialgu toimisid piltidena siiski pigem väikesed metallist restid kui elektronide jaoks läbipaistvad esemed. Samuti ehitas Ernst Ruska 1938. aastal esimese kommertseesmärkidel kasutatava elektronmikroskoobi. 1986. aastal sai Ruska oma supermikroskoobi eest Nobeli füüsikapreemia. Aastate jooksul on elektronmikroskoopia pidevalt läbi viidud uute kujunduste ja tehniliste täiustustega, nii et tänapäeval on võimatu ette kujutada teadust ilma elektronmikroskoobita.
Kujundid, tüübid ja tüübid
Elektronmikroskoobi peamised põhitüübid hõlmavad skaneerivat elektronmikroskoobi (SEM) ja ülekandelektroonmikroskoobi (TEM). Skaneeriv elektronmikroskoop skaneerib õhukese elektronkiire üle tahke eseme. Elektrone või muid signaale, mis objektist uuesti välja tulevad või tagasi hajuvad, saab tuvastada sünkroonselt. Tuvastatud vool määrab elektronkiire skaneeritava piksli intensiivsuse väärtuse. Määratud andmeid saab reeglina kuvada ühendatud ekraanil. Nii saab kasutaja jälgida pildi ülesehitust reaalajas. Elektrooniliste kiirtega skaneerimisel piirdub elektronmikroskoop objekti pinnaga. Visualiseerimiseks suunab seade kujutised üle fluorestsentsekraani. Pärast pildistamist saab pilte suurendada kuni 1: 200,000 XNUMX. Ernst Ruska päritolu ülekandelektronmikroskoobi kasutamisel kiiritatakse uuritavat objekti, millel peab olema sobiv õhus. Objekti sobiv paksus varieerub mõnest nanomeetrist mitme mikromeetrini, mis sõltub objekti materjali aatomite aatomite arvust, soovitud eraldusvõimest ja kiirendava pinge tasemest. Mida väiksem on kiirenduspinge ja mida suurem on aatomnumber, seda õhem peab objekt olema. Ülekandelektronmikroskoobi kujutise moodustavad neeldunud elektronid. Teised elektronmikroskoobi alamtüübid hõlmavad kyroelektronmikroskoopi (KEM), mida kasutatakse keerukate valgustruktuuride uurimiseks, ja kõrgepinge elektronmikroskoobi, millel on väga suur kiirendusvaru. Seda kasutatakse ulatuslike objektide pildistamiseks.
Struktuur ja töörežiim
Tundub, et elektronmikroskoobi ülesehitusel on vähe ühist sees oleva valgusmikroskoobiga. Sellest hoolimata on paralleele. Näiteks elektronpüstol asub ülaosas. Lihtsamal juhul võib see olla volframtraat. See on kuumutatud ja kiirgab elektrone. Elektronkiire fokusseerivad elektromagnetid, millel on rõngakujuline kuju. Elektromagnetid sarnanevad valgusmikroskoobi läätsedele. Peen elektronkiir suudab nüüd elektronid proovist iseseisvalt välja lüüa. Seejärel kogutakse elektronid detektori abil uuesti, millest saab pildi genereerida. Kui elektronkiir ei liigu, saab kujutada ainult ühte punkti. Kui aga pinna skaneerimine toimub, toimub muutus. Elektronkiir paindub elektromagnetite abil ja juhitakse rida haaval üle uuritava objekti. See skannimine võimaldab objekti suurendatud ja kõrge eraldusvõimega pilti. Kui eksamineerija soovib objektile veelgi lähemale jõuda, peab ta vähendama ainult pinda, kust elektronkiirt skannitakse. Mida väiksem on skannimisala, seda suurem on objekt. Esimene konstrueeritud elektronmikroskoop suurendas uuritavaid objekte 400 korda. Tänapäeval võivad instrumendid objekti suurendada isegi 500,000 XNUMX korda.
Meditsiiniline ja tervislik kasu
Meditsiini ja teadusharude, näiteks bioloogia jaoks on elektronmikroskoop üks olulisemaid leiutisi. Seega saab instrumendiga fantastilisi uuringutulemusi. Meditsiini jaoks oli eriti oluline asjaolu, et viirused saab nüüd uurida ka elektronmikroskoobiga. Viirusedon näiteks mitu korda väiksemad kui bakterid, nii et neid ei saa valgusmikroskoobiga üksikasjalikult kujutada. Samuti ei saa valgusmikroskoobidega üksikasjalikult mõista raku sisemust. Kuid see muutus elektronmikroskoobiga. Tänapäeval on ohtlikud haigused nagu AIDS (HIV) või marutaud saab palju paremini uurida elektrooniliste mikroskoobidega. Elektronmikroskoobil on siiski ka mõned puudused. Näiteks võib uuritud objekte elektronkiir mõjutada kuumutamise tõttu või seetõttu, et kiirust ületavad elektronid põrkuvad kokku täielike aatomitega. Lisaks on elektronmikroskoobi soetamis- ja hoolduskulud väga kõrged. Sel põhjusel kasutavad instrumente peamiselt uurimisinstituudid või erateenuse pakkujad.
