Elektronmikroskop Optiskt mikroskop Imaging Princip likheter och skillnader
Ett elektronmikroskop är ett instrument som använder elektronstrålar och elektronlinser istället för ljusstrålar och optiska linser för att avbilda ämnens fina strukturer i mycket höga förstoringar baserat på principen om elektronoptik.
Upplösningsförmågan hos ett elektronmikroskop representeras av det minsta avståndet mellan två angränsande punkter som det kan lösa. På 1970-talet hade transmissionselektronmikroskop en upplösning på cirka 0,3 nanometer (det mänskliga ögats upplösningsförmåga är cirka 0,1 millimeter). Nu överstiger den maximala förstoringen av elektronmikroskopet 3 miljoner gånger, medan den maximala förstoringen av det optiska mikroskopet är cirka 2000 gånger, så atomerna av vissa tungmetaller och de prydligt arrangerade atomgittren i kristallen kan observeras direkt genom elektronmikroskopet .
År 1931 monterade Knorr-Bremse och Ruska i Tyskland om ett högspänningsoscilloskop med en kallkatodurladdningselektronkälla och tre elektronlinser och fick en bild som förstorades mer än tio gånger, vilket bekräftade möjligheten till förstorad avbildning med elektronmikroskop. 1932, efter Ruskas förbättring, nådde elektronmikroskopets upplösningsförmåga 50 nanometer, ungefär tio gånger upplösningsförmågan hos det optiska mikroskopet vid den tiden, så elektronmikroskopet började få folks uppmärksamhet.
På 1940-talet använde Hill i USA en astigmatisator för att kompensera rotationsasymmetrin hos elektronlinsen, vilket gjorde ett nytt genombrott i elektronmikroskopets upplösningsförmåga och gradvis nådde den moderna nivån. I Kina utvecklades framgångsrikt ett transmissionselektronmikroskop 1958 med en upplösning på 3 nanometer, och 1979 tillverkades ett stort elektronmikroskop med en upplösning på 0,3 nanometer.
Även om elektronmikroskopets upplösningsförmåga är mycket bättre än det optiska mikroskopets, är det svårt att observera levande organismer eftersom elektronmikroskopet måste arbeta under vakuumförhållanden, och bestrålningen av elektronstrålen kommer också att få de biologiska proverna att skadas av strålning. Andra frågor, såsom förbättringen av ljusstyrkan hos elektronkanonen och kvaliteten på elektronlinsen, behöver också studeras ytterligare.
Upplösningsförmåga är en viktig indikator för elektronmikroskopi, som är relaterad till den infallande konvinkeln och våglängden hos elektronstrålen som passerar genom provet. Våglängden för synligt ljus är ungefär {{0}} nanometer, medan våglängden för elektronstrålar är relaterad till accelerationsspänningen. När accelerationsspänningen är 50-100 kV är elektronstrålens våglängd cirka 0.0053-0.0037 nanometer. Eftersom elektronstrålens våglängd är mycket mindre än våglängden för synligt ljus, även om konvinkeln på elektronstrålen bara är 1 procent av det optiska mikroskopets, är upplösningsförmågan hos elektronmikroskopet fortfarande mycket överlägsen den. av det optiska mikroskopet.
