Yorug'lik mikroskopi va elektron mikroskopning kuzatish diapazoni qanday
Optik mikroskopning tuzilishi Optik mikroskop odatda sahna, kondensatorli yoritish tizimi, ob'ektiv linza, okulyar va fokuslash mexanizmidan iborat. Sahna kuzatilishi kerak bo'lgan ob'ektni ushlab turish uchun ishlatiladi. Fokuslash mexanizmi fokuslash tugmasi tomonidan boshqarilishi mumkin, shunda kuzatilgan ob'ekt diqqat markazida bo'lishi va aniq tasvirlanishi uchun sahnani qo'pol sozlash va nozik sozlash uchun yuqoriga va pastga harakatlanishi mumkin.
Uning yuqori qatlami gorizontal tekislikda aniq ko'chirilishi va aylantirilishi mumkin va kuzatilgan qism odatda ko'rish maydonining markaziga moslashtiriladi. Yoritgichli yoritish tizimi yorug'lik manbai va kondensator linzalaridan iborat. Kondensator linzalarining vazifasi kuzatilgan qismga ko'proq yorug'lik energiyasini to'plashdir. Yoritish moslamasining spektral xarakteristikalari mikroskopni qabul qiluvchining ishchi diapazoniga moslashtirilgan bo'lishi kerak.
Ob'ektiv ob'ektiv kuzatilgan ob'ekt yaqinida joylashgan va birinchi darajali kattalashtirishni amalga oshiradigan linzadir. Ob'ektiv linza konvertoriga bir vaqtning o'zida turli kattalashtirishga ega bo'lgan bir nechta ob'ektiv linzalar o'rnatiladi va har xil kattalashtirishga ega bo'lgan ob'ektiv linzalar konvertorni aylantirish orqali ishchi optik yo'lga kirishi mumkin. Ob'ektiv linzalarning kattalashishi odatda 5 dan 100 martagacha. Ob'ektiv linzalar optik element bo'lib, mikroskopdagi tasvir sifatini hal qilishda hal qiluvchi rol o'ynaydi.
Ikki rangdagi yorug'lik uchun xromatik aberatsiyani to'g'rilashi mumkin bo'lgan keng tarqalgan ishlatiladigan akromatik maqsadlar; yorug'likning uchta rangi uchun xromatik aberatsiyani tuzatadigan yuqori sifatli apochromatik maqsadlar; Ko'rish maydonini yaxshilash uchun ob'ektiv ob'ektivning butun tasvir tekisligi tekis bo'lishini ta'minlashi mumkin. Suyuqlikka cho'mish ob'ektivlari ko'pincha yuqori quvvatli ob'ektiv linzalarda qo'llaniladi, ya'ni 1 ga teng sinishi ko'rsatkichi ob'ektiv linzalarining pastki yuzasi va namuna varag'ining yuqori yuzasi o'rtasida to'ldiriladi.
5 yoki shunga o'xshash, u mikroskopik kuzatuvning ruxsatini sezilarli darajada yaxshilashi mumkin. Ko'zoynak ikkinchi darajali kattalashtirishga erishish uchun inson ko'ziga yaqin joylashgan linzadir va oynaning kattalashishi odatda 5 dan 20 martagacha. Ko'rish mumkin bo'lgan ko'rish maydonining o'lchamiga ko'ra, ko'rish maydoni kichikroq bo'lgan oddiy okulyarlarga va ko'rish maydoni kattaroq bo'lgan katta maydonli (yoki keng burchakli okulyarlarga) bo'linadi.
Fokusni sozlash va aniq tasvirni olish uchun sahna va ob'ektiv ob'ektiv ob'ektivning optik o'qiga nisbatan harakatlanishi kerak. Yuqori kattalashtirish ob'ektiv linzalari bilan ishlaganda, ruxsat etilgan fokuslash diapazoni ko'pincha mikrondan kichikroq bo'ladi, shuning uchun mikroskop juda aniq mikrofokuslash mexanizmiga ega bo'lishi kerak. Mikroskopni kattalashtirish chegarasi samarali kattalashtirishdir va mikroskopning o'lchamlari mikroskop tomonidan aniq ajratilishi mumkin bo'lgan ikkita ob'ekt nuqtasi orasidagi minimal masofani anglatadi.
Ruxsat va kattalashtirish ikki xil, ammo o'zaro bog'liq tushunchadir. Tanlangan ob'ektiv linzaning raqamli diafragma etarlicha katta bo'lmaganda, ya'ni o'lchamlari etarlicha yuqori bo'lmaganda, mikroskop ob'ektning nozik tuzilishini ajrata olmaydi. Bu vaqtda, hatto kattalashtirish haddan tashqari oshirilgan bo'lsa ham, faqat katta konturli, ammo noaniq tafsilotlarga ega bo'lgan tasvirni olish mumkin. , samarasiz kattalashtirish deb ataladi.
Boshqa tomondan, agar piksellar soni talablarga javob bergan bo'lsa va kattalashtirish etarli bo'lmasa, mikroskop hal qilish qobiliyatiga ega, ammo tasvir inson ko'ziga aniq ko'rinmaslik uchun juda kichikdir. Shuning uchun, mikroskopning aniqlik qobiliyatini to'liq o'ynash uchun raqamli diafragma mikroskopning umumiy kattalashishi bilan oqilona mos kelishi kerak. Kondensatsiyalangan yoritish tizimi mikroskopning tasvirlash qobiliyatiga katta ta'sir ko'rsatadi, lekin u ham foydalanuvchilar tomonidan osongina e'tibordan chetda qoladigan havoladir.
Uning vazifasi ob'ekt yuzasining etarli va bir xil yoritilishini ta'minlashdir. Kondensatordan keladigan nur ob'ektiv linzaning diafragma burchagini to'ldirishi kerak, aks holda ob'ektiv linzalari erisha oladigan eng yuqori ruxsatni to'liq ishlatib bo'lmaydi. Shu maqsadda kondensator fotografik ob'ektivdagiga o'xshash o'zgaruvchan diafragma bilan ta'minlangan va ob'ektivning diafragma burchagiga mos keladigan yorug'lik nurining diafragmasini sozlash uchun diafragma o'lchamini sozlash mumkin.
Yoritish usulini o'zgartirish orqali siz turli vaziyatlarda yaxshiroq kashf qilish uchun yorqin fonda qorong'u ob'ekt nuqtalari (yorqin maydon yoritgichi deb ataladi) yoki qorong'i fonda yorqin ob'ekt nuqtalari (quyuq maydon yoritgichi deb ataladi) kabi turli kuzatish usullarini olishingiz mumkin. va mikro tuzilishini kuzating. Elektron mikroskop - yorug'lik nurlari va optik linzalarni elektron optikasi printsipiga muvofiq elektron nurlar va elektron linzalar bilan almashtiradigan asbob bo'lib, moddaning nozik tuzilishini juda yuqori kattalashtirish ostida tasvirlash mumkin.
Elektron mikroskopning aniqlash kuchi u hal qila oladigan ikkita qo'shni nuqta orasidagi eng kichik masofa bilan ifodalanadi. 1970yillarda transmissiya elektron mikroskoplarining ruxsati 0,3 nanometrga yaqin edi (odam koʻzining aniqlash kuchi taxminan 0,1 mm edi). Hozirgi vaqtda elektron mikroskopning maksimal kattalashtirishi 3 million martadan ortiq, optik mikroskopning maksimal kattalashishi esa taxminan 2000 marta, shuning uchun ma'lum og'ir metallarning atomlari va kristallardagi toza tartibga solingan atom panjarasi bevosita elektron mikroskop orqali kuzatilishi mumkin.
1931 yilda Germaniyada Norr-Bremse va Ruska sovuq katodli elektron manba va uchta elektron linzali yuqori voltli osiloskopni o'zgartirdilar va o'n martadan ortiq kattalashtirilgan tasvirni oldilar, bu elektron mikroskop yordamida tasvirni kattalashtirish imkoniyatini tasdiqladi. . . 1932 yilda Ruska yaxshilanganidan so'ng, elektron mikroskopning aniqlash quvvati 50 nanometrga yetdi, bu o'sha paytdagi optik mikroskopdan o'n barobar ko'p edi, shuning uchun elektron mikroskop odamlarning e'tiborini jalb qila boshladi.
1940-yillarda Qo'shma Shtatlardagi Xill elektron linzalarning aylanish assimetriyasini kompensatsiya qilish uchun astigmatistdan foydalangan, bu esa elektron mikroskopning ajralish kuchida yangi yutuq yaratgan va asta-sekin zamonaviy darajaga etgan. Xitoyda 1958 yilda 3 nanometrli o'tkazuvchanlik elektron mikroskopi muvaffaqiyatli ishlab chiqildi va 1979 yilda u 0 ruxsati bilan amalga oshirildi.
3 nm katta elektron mikroskop. Elektron mikroskoplarning aniqlash kuchi optik mikroskoplarga qaraganda ancha yaxshi bo'lsa-da, tirik organizmlarni kuzatish qiyin, chunki elektron mikroskoplar vakuum sharoitida ishlashi kerak va elektron nurlarning nurlanishi ham biologik namunalarga radiatsiyaviy zarar etkazadi. 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 300 dan 700 nanometrgacha, elektron nurning to'lqin uzunligi esa tezlashtiruvchi kuchlanish bilan bog'liq. Tezlashtiruvchi kuchlanish 50-100 kV bo'lsa, elektron nurning to'lqin uzunligi taxminan 0 ga teng.
0053 dan 0,0037 nm gacha. 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 yuqori. optik mikroskop. Elektron mikroskop uch qismdan iborat: linza trubkasi, vakuum tizimi va quvvat manbai shkafi.
Ob'ektiv barrel asosan elektron qurol, elektron linzalar, namuna ushlagichi, lyuminestsent ekran va kamera mexanizmini o'z ichiga oladi, ular odatda yuqoridan pastgacha silindrga yig'iladi; vakuum tizimi mexanik vakuum nasosi, diffuziya nasosi va vakuum klapanidan va boshqalardan iborat. Gaz quvuri linzali barrel bilan bog'langan; elektr ta'minoti shkafi yuqori voltli generatordan, qo'zg'atuvchi oqim stabilizatoridan va turli xil sozlash va boshqarish bloklaridan iborat.
Elektron linzalari elektron mikroskop barrelining eng muhim qismidir. Fokusni hosil qilish uchun elektron traektoriyani o'qga egish uchun linza barrelining o'qiga simmetrik bo'lgan fazoviy elektr maydoni yoki magnit maydondan foydalanadi. Uning vazifasi nurni fokuslash uchun shisha konveks linzalariga o'xshaydi, shuning uchun u elektron deb ataladi. ob'ektiv. Aksariyat zamonaviy elektron mikroskoplar elektromagnit linzalardan foydalanadi, ular elektronlarni qutb poyafzalli bobin orqali juda barqaror doimiy qo'zg'alish oqimi tomonidan yaratilgan kuchli magnit maydonga qaratadi.
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 1/10 dan kam emas,000. Elektron mikroskoplar tuzilishi va qoʻllanilishiga koʻra uzatuvchi elektron mikroskoplar, skanerli elektron mikroskoplar, aks ettiruvchi elektron mikroskoplar va emissiya elektron mikroskoplariga boʻlinadi.
Transmissiya elektron mikroskoplari ko'pincha oddiy mikroskoplar bilan farq qilib bo'lmaydigan o'sha nozik moddiy tuzilmalarni kuzatish uchun ishlatiladi; skanerlovchi elektron mikroskoplar, asosan, qattiq sirtlarning morfologiyasini kuzatish uchun ishlatiladi, shuningdek, elektronlarni hosil qilish uchun rentgen nurlari difraktometrlari yoki elektron energiya spektrometrlari bilan birlashtirilishi mumkin. Materiallar tarkibini tahlil qilish uchun mikroproblar; O'z-o'zidan chiqadigan elektron sirtlarni o'rganish uchun emissiya elektron mikroskopi.
Proyeksiyalovchi elektron mikroskop elektron nurning namunaga kirib borishi va keyin tasvir va kattalashtirish uchun elektron linzalardan foydalanganligi sababli nomlanadi. Uning optik yo'li optik mikroskopga o'xshaydi. Ushbu elektron mikroskopda tasvir detallarining kontrasti namunadagi atomlar tomonidan elektron nurlarning tarqalishi natijasida hosil bo'ladi. Namunaning ingichka yoki kamroq zich qismlari, elektron nurlari kamroq tarqaladi, shuning uchun ko'proq elektronlar ob'ektiv diafragma orqali o'tadi, 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 trubasining yuqori qismi elektron quroldir. Elektronlar volfram filamentining issiq katodi tomonidan chiqariladi va elektron nurni fokuslash uchun birinchi va ikkinchi kondensatorlardan o'tadi.
Namunadan o'tgandan so'ng, elektron nur oraliq oynada ob'ektiv ob'ektiv tomonidan tasvirlanadi, so'ngra oraliq oyna va proyeksiya oynasi orqali bosqichma-bosqich kattalashtiriladi, so'ngra lyuminestsent ekranda yoki fotografik quruq plastinkada tasvirlanadi. Oraliq oyna asosan qo'zg'alish oqimini sozlaydi va kattalashtirish doimiy ravishda o'nlab martadan yuz minglab martagacha o'zgarishi mumkin; oraliq oynaning fokus uzunligini o'zgartirish orqali bir xil namunaning mayda qismlarida elektron mikroskop tasvirlari 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 yaratdi. 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 va kuchaytirilgandan so'ng rasm trubasining elektron nurlarining intensivligini modulyatsiya qiladi va shu bilan rasm trubkasi ekranidagi yorqinlikni o'zgartiradi.
Rasm trubkasining burilish bo'yinturug'i namuna yuzasidagi elektron nurlari bilan sinxron ravishda skanerlashni davom ettiradi, shuning uchun rasm trubasining floresan ekrani sanoat televizorining ishlash printsipiga o'xshash namuna yuzasining topografik tasvirini ko'rsatadi. 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. Skanerli elektron mikroskop juda nozik namunalarni talab qilmaydi; tasvir kuchli uch o'lchovli ta'sirga ega; u ikkinchi darajali elektronlar, so'rilgan elektronlar va elektron nurlarning materiya bilan o'zaro ta'siri natijasida hosil bo'lgan rentgen nurlari kabi ma'lumotlardan foydalangan holda materiya tarkibini tahlil qilishi mumkin.
Skanerli elektron mikroskopning elektron tabancasi va kondensatori transmissiya elektron mikroskopiniki bilan taxminan bir xil, ammo elektron nurni ingichka qilish uchun kondensator linzalari ostiga ob'ektiv linza va astigmatizm qo'shiladi va ikkita o'zaro bog'liqlik to'plami. perpendikulyar skanerlash ob'ektiv linzalari ichiga ham o'rnatiladi. lasan. Ob'ektiv linzalari ostidagi namunalar kamerasi ko'chirilishi, aylantirilishi va egilishi mumkin bo'lgan namuna bosqichini o'z ichiga oladi.
