Fördelar med elektronmikroskopi framför optisk mikroskopi
Ett elektronmikroskop är ett instrument som använder elektronstrålar och elektronlinser istället för ljusstrålar och optiska linser baserat på elektronoptikens principer för att avbilda materiens fina struktur med mycket hög förstoring.
Upplösningsförmågan hos ett elektronmikroskop uttrycks av det lilla avståndet mellan två intilliggande punkter som det kan lösa upp. På 1970-talet var upplösningen för transmissionselektronmikroskop cirka 0,3 nanometer (det mänskliga ögats upplösningsförmåga är cirka 0,1 millimeter). Nuförtiden överstiger den maximala förstoringen av elektronmikroskop 3 miljoner gånger, medan den maximala förstoringen av optiska mikroskop är cirka 2,000 gånger. Därför kan atomer av vissa tungmetaller och det prydligt arrangerade atomgittret i kristaller direkt observeras genom elektronmikroskop.
Även om upplösningsförmågan hos elektronmikroskop är mycket bättre än hos optiska mikroskop, behöver elektronmikroskop arbeta under vakuumförhållanden, så det är svårt att observera levande organismer, och bestrålningen av elektronstrålar kan också orsaka strålningsskador på biologiska prover. Andra frågor, såsom förbättringen av ljusstyrkan hos elektronkanonen och kvaliteten på elektronlinsen, måste också fortsätta att studeras.
Upplösningsförmågan är en viktig indikator för ett elektronmikroskop, som är relaterad till den infallande konvinkeln och våglängden hos elektronstrålen som passerar genom provet. Våglängden för synligt ljus är cirka 300 till 700 nanometer, och elektronstrålens våglängd är relaterad till accelerationsspänningen. När accelerationsspänningen är 50 till 100 kilovolt är elektronstrålens våglängd ungefär 0,0053 till 0,0037 nanometer. Eftersom elektronstrålens våglängd är mycket mindre än våglängden för synligt ljus, även om konvinkeln för elektronstrålen bara är 1 % av det optiska mikroskopets, är upplösningsförmågan hos elektronmikroskopet fortfarande mycket överlägsen den. av det optiska mikroskopet.
Elektronmikroskopet består av tre delar: linsrör, vakuumsystem och elskåp. Linshylsan innehåller huvudsakligen komponenter som en elektronpistol, en elektronlins, en provhållare, en fluorescerande skärm och en kameramekanism. Dessa komponenter är vanligtvis sammansatta till en cylinder från topp till botten; vakuumsystemet består av en mekanisk vakuumpump, en diffusionspump, en vakuumventil etc. och pumpas genom Gasledningen är ansluten till linsröret; Elskåpet består av en högspänningsgenerator, en magnetiseringsströmstabilisator och olika justeringsstyrenheter.
Elektronlinsen är en viktig komponent i elektronmikroskopets cylinder. Den använder ett rumsligt elektriskt fält eller magnetiskt fält som är symmetriskt till cylinderns axel för att böja elektronbanan mot axeln för att bilda ett fokus. Dess funktion liknar den för en konvex glaslins för att fokusera strålen, så den kallas en elektronlins. . De flesta moderna elektronmikroskop använder elektromagnetiska linser. Det starka magnetfältet som genereras av en mycket stabil DC-excitationsström som passerar genom en spole med polskor fokuserar elektronerna.
Elektronpistolen är en komponent som består av en varm katod av volframfilament, ett galler och en katod. Den kan sända ut och bilda elektronstrålar med jämn hastighet, så stabiliteten hos accelerationsspänningen måste vara inte mindre än en tiotusendel.
Elektronmikroskop kan delas in i transmissionselektronmikroskop, svepelektronmikroskop, reflektionselektronmikroskop och emissionselektronmikroskop enligt deras strukturer och användningsområden. Transmissionselektronmikroskop används ofta för att observera små materialstrukturer som inte kan särskiljas med vanliga mikroskop; svepelektronmikroskop används huvudsakligen för att observera morfologin hos fasta ytor, och kan även kombineras med röntgendiffraktometrar eller elektronenergispektrometrar för att bilda elektron. Mikrosonder används för analys av materialsammansättning; emissionselektronmikroskop används för studier av självemitterande elektronytor.
