Elektron mikroskopiyaning afzalliklari optik mikroskopiyaga nisbatan
Elektron mikroskop optik mikroskopni tasvirlash printsipi o'xshashliklari va farqlari
Elektron mikroskop - elektron optika printsipi asosida moddalarning nozik tuzilmalarini juda yuqori kattalashtirishda tasvirlash uchun yorug'lik nurlari va optik linzalar o'rniga elektron nurlar va elektron linzalardan foydalanadigan asbob.
Elektron mikroskopning aniqlash kuchi u hal qila oladigan ikkita qo'shni nuqta orasidagi kichik masofa bilan ifodalanadi. 1970-yillarda transmissiya elektron mikroskoplarining ruxsati taxminan 0,3 nanometrga teng edi (odam koʻzining aniqlash kuchi taxminan 0,1 millimetr). Hozirgi vaqtda elektron mikroskopning maksimal kattalashtirishi 3 million martadan oshadi, optik mikroskopning maksimal kattalashtirishi esa taxminan 2000 martani tashkil etadi, shuning uchun ba'zi og'ir metallarning atomlari va kristalldagi tartibli joylashgan atom panjaralarini bevosita elektron mikroskop orqali kuzatish mumkin. .
1931 yilda germaniyalik Norr-Bremse va Ruska sovuq katodli elektron manba va uchta elektron linzali yuqori voltli osiloskopni qayta jihozladilar va o'n martadan ortiq kattalashtirilgan tasvirni oldilar, bu elektron mikroskopni kattalashtirilgan tasvirlash imkoniyatini tasdiqladi. 1932 yilda Ruska yaxshilanganidan so'ng, elektron mikroskopning aniqlash kuchi 50 nanometrga yetdi, bu o'sha paytdagi optik mikroskopdan o'n baravar ko'p edi, shuning uchun elektron mikroskop odamlarning e'tiborini jalb qila boshladi.
1940yillarda AQSHda Xill elektron linzalarning aylanish assimetriyasini kompensatsiya qilish uchun astigmatizatordan foydalangan, bu elektron mikroskopning ajralish kuchida yangi yutuq yaratdi va asta-sekin zamonaviy darajaga yetdi. Xitoyda 1958 yilda 3 nanometrli o'tkazuvchan elektron mikroskop muvaffaqiyatli ishlab chiqildi va 1979 yilda 0,3 nanometrli katta elektron mikroskop ishlab chiqarildi.
Elektron mikroskopning ajralish kuchi optik mikroskopnikiga qaraganda ancha yaxshi bo'lsa-da, tirik organizmlarni kuzatish qiyin, chunki elektron mikroskop vakuum sharoitida ishlashi kerak va elektron nurning nurlanishi ham biologik namunalarning paydo bo'lishiga olib keladi. radiatsiya ta'sirida shikastlanadi. Elektron qurolning yorqinligini va elektron linzalarning sifatini yaxshilash kabi boshqa masalalar ham qo'shimcha o'rganilishi kerak.
Rezolyutsiya kuchi elektron mikroskopiyaning muhim ko'rsatkichi bo'lib, u hodisa konusning burchagi va namunadan o'tadigan elektron nurining to'lqin uzunligi bilan bog'liq. Ko'rinadigan yorug'likning to'lqin uzunligi taxminan {0}} nanometrni tashkil qiladi, elektron nurlarning to'lqin uzunligi esa tezlashtiruvchi kuchlanish bilan bog'liq. Tezlashtiruvchi kuchlanish 50-100 kV bo'lganda, elektron nurning to'lqin uzunligi taxminan 0.0053-0,0037 nanometrga teng. Elektron nurning to'lqin uzunligi ko'rinadigan yorug'lik to'lqin uzunligidan ancha kichik bo'lganligi sababli, elektron nurning konus burchagi optik mikroskopnikining atigi 1 foizini tashkil qilsa ham, elektron mikroskopning ajratish kuchi hali ham undan ancha ustundir. optik mikroskopdan.
Elektron mikroskop uch qismdan iborat: linzali bochka, vakuum tizimi va quvvat manbai shkafi. Ob'ektiv barrelga asosan elektron qurollar, elektron linzalar, namuna ushlagichlari, lyuminestsent ekranlar va kamera mexanizmlari kiradi. Ushbu komponentlar odatda yuqoridan pastgacha ustunga yig'iladi; vakuum tizimi mexanik vakuum nasoslari, diffuziya nasoslari va vakuum klapanlaridan iborat. Gaz quvur liniyasi ob'ektiv barrel bilan bog'langan; quvvat shkafi yuqori kuchlanish generatori, qo'zg'atuvchi oqim stabilizatori va turli xil sozlash boshqaruv bloklaridan iborat.
Elektron linzalari elektron mikroskop linzalari barrelining muhim qismidir. Fokus hosil qilish uchun elektron yo'lni o'qga egish uchun linza barrelining o'qiga nosimmetrik bo'lgan kosmik elektr maydoni yoki magnit maydondan foydalanadi. Uning vazifasi nurni fokuslash uchun shisha qavariq linzaga o'xshaydi, shuning uchun u elektron linzalar deb ataladi. . Aksariyat zamonaviy elektron mikroskoplar elektromagnit linzalardan foydalanadilar, ular elektronlarni qutb poyabzallari bo'lgan lasan orqali o'tadigan juda barqaror doimiy qo'zg'alish oqimi tomonidan yaratilgan kuchli magnit maydon orqali yo'naltiradi.
Elektron qurol - volfram filamentining issiq katodidan, panjaradan va katoddan tashkil topgan komponent. U bir xil tezlikda elektron nurni chiqarishi va hosil qilishi mumkin, shuning uchun tezlashtiruvchi kuchlanishning barqarorligi o'n mingdan birdan kam bo'lmasligi kerak.
Elektron mikroskoplar tuzilishi va qoʻllanilishiga koʻra uzatuvchi elektron mikroskoplar, skanerli elektron mikroskoplar, aks ettiruvchi elektron mikroskoplar va emissiya elektron mikroskoplariga boʻlinadi. Transmissiya elektron mikroskoplari odatda oddiy mikroskoplar tomonidan hal etilmaydigan nozik moddiy tuzilmalarni kuzatish uchun ishlatiladi; skanerlash elektron mikroskoplari asosan qattiq sirtlarning morfologiyasini kuzatish uchun ishlatiladi, shuningdek, materiallar tarkibini tahlil qilish uchun elektron mikroproblarni hosil qilish uchun rentgen nurlari difraktometrlari yoki elektron energiya spektrometrlari bilan birlashtirilishi mumkin; o'z-o'zidan chiqadigan elektron sirtlarni o'rganish uchun emissiya elektron mikroskopiyasi.
Transmissiya elektron mikroskopi elektron nurning namunaga kirib borishi va keyin tasvirni elektron linzalar yordamida kattalashtirishi sababli nomlanadi. Uning optik yo'li optik mikroskopga o'xshaydi. Ushbu turdagi elektron mikroskopda tasvir detalidagi kontrast namunaning atomlari tomonidan elektron nurning tarqalishi orqali yaratiladi. Namunaning yupqaroq yoki pastroq zichlikdagi qismida elektron nurlarning tarqalishi kamroq bo'ladi, shuning uchun ko'proq elektronlar ob'ektiv diafragma orqali o'tadi va tasvirlashda ishtirok etadi va tasvirda yorqinroq ko'rinadi. Aksincha, namunaning qalinroq yoki zichroq qismlari tasvirda quyuqroq ko'rinadi. Namuna juda qalin yoki juda zich bo'lsa, tasvirning kontrasti yomonlashadi yoki hatto elektron nurning energiyasini yutish orqali buziladi yoki yo'q qilinadi.
Transmissiya elektron mikroskop ustunining ustki qismi elektron qurol bo'lib, elektronlar volframli issiq katod tomonidan chiqariladi, birinchidan o'tadi va ikkinchi ikkita kondensator nometall elektron nurga qaratilgan. Namunadan o'tgandan so'ng, elektron nurlar ob'ektiv linzalar tomonidan oraliq oynada tasvirlanadi, so'ngra oraliq oyna va proyeksiya oynasi orqali bosqichma-bosqich kattalashtiriladi, keyin esa lyuminestsent ekranda yoki fotokogerent plastinkada tasvirlanadi.
Oraliq oynaning kattalashishi asosan qo'zg'alish oqimini sozlash orqali o'nlab martadan yuz minglab martagacha doimiy ravishda o'zgarishi mumkin; oraliq oynaning fokus uzunligini o'zgartirish orqali bir xil namunaning kichik qismlarida elektron mikroskopik tasvirlar va elektron difraksion tasvirlarni olish mumkin. Qalinroq metall bo'lak namunalarini o'rganish uchun frantsuz Dulos elektron optika laboratoriyasi 3500 kV tezlashtiruvchi kuchlanishli ultra yuqori kuchlanishli elektron mikroskopni ishlab chiqdi. Skanerli elektron mikroskop tuzilishining sxematik diagrammasi
Skanerli elektron mikroskopning elektron nurlari namunadan o'tmaydi, faqat namuna yuzasidagi ikkilamchi elektronlarni skanerlaydi va qo'zg'atadi. Namuna yoniga qo'yilgan sintillyatsion kristall bu ikkilamchi elektronlarni qabul qiladi, rasm trubasining elektron nurlarining intensivligini kuchaytiradi va modulyatsiya qiladi va shu bilan rasm trubkasi ekranidagi yorqinlikni o'zgartiradi. Rasm trubasining burilish bobini namuna yuzasidagi elektron nur bilan sinxron skanerlashni davom ettiradi, shuning uchun rasm trubasining lyuminestsent ekrani namuna yuzasining topografik tasvirini aks ettiradi, bu sanoat televizorining ishlash printsipiga o'xshaydi. .
Skanerli elektron mikroskopning ruxsati asosan namuna yuzasidagi elektron nurning diametri bilan belgilanadi. Kattalashtirish - bu rasm trubkasidagi skanerlash amplitudasining namunadagi skanerlash amplitudasiga nisbati bo'lib, u doimiy ravishda o'nlab martadan yuz minglab martagacha o'zgarishi mumkin. Elektron mikroskopni skanerlash juda nozik namunalarni talab qilmaydi; tasvir kuchli uch o'lchovli ta'sirga ega; u moddalar tarkibini tahlil qilish uchun ikkilamchi elektronlar, so'rilgan elektronlar va elektron nurlar va moddalar o'rtasidagi o'zaro ta'sir natijasida hosil bo'lgan rentgen nurlari kabi ma'lumotlardan foydalanishi mumkin.
Skanerli elektron mikroskopning elektron tabancasi va kondensator linzalari transmissiya elektron mikroskopiniki bilan taxminan bir xil, lekin elektron nurni ingichka qilish uchun kondensator linzalari ostiga ob'ektiv linza va astigmatizator qo'shiladi va ikkita to'plam o'rnatiladi. ob'ektiv linzalari ichiga o'zaro perpendikulyar skanerlash nurlari o'rnatiladi. lasan. Ob'ektiv linzalari ostidagi namuna xonasi harakatlanishi, aylanishi va egilishi mumkin bo'lgan namuna bosqichi bilan jihozlangan.
