Elektron mikroskopiyaning yorug'lik mikroskopiyasiga nisbatan afzalliklari
Elektron mikroskopning optik mikroskopini tasvirlash printsipining o'xshashliklari va farqlari
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 kichik masofa bilan ifodalanadi. 1970-yillarda transmissiya elektron mikroskoplarining ruxsati taxminan 0,3 nanometrga teng edi (odam koʻzining aniqlash qobiliyati taxminan 0,1 millimetrga teng). 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 astigmatist yordamida kompensatsiya qildi, bu elektron mikroskopning ajralish kuchida yangi yutuq yaratdi va asta-sekin zamonaviy darajaga yetdi. Xitoyda 1958-yilda 3 nanometrli oʻtkazuvchi elektron mikroskop, 1979-yilda esa 0,3 nanometrli keng koʻlamli elektron mikroskop yaratildi.
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 mikroskopning 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'lganda, elektron nurning to'lqin uzunligi taxminan 0.0053-0,0037 nm. 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 muhim qismidir. Fokus hosil qilish uchun elektron traektoriyani o'qga egish uchun u fazoviy elektr maydoni yoki barrel o'qiga simmetrik 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 foydalanadi, ular elektronlarni qutb poyafzalli bobin orqali juda barqaror doimiy qo'zg'alish oqimi tomonidan yaratilgan kuchli magnit maydonga qaratadi.
Elektron qurol - bu 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 qurol bo'lib, elektronlar volfram filamentining issiq katodidan chiqariladi, lazer orqali o'tadi va ikkinchi ikkita kondensator linzalari elektron nurga qaratilgan. 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 tuzilishi sxemasi
Skanerli elektron mikroskopning elektron nurlari namunadan o'tmaydi, faqat ikkinchi darajali elektronlarni qo'zg'atish uchun namunaning sirtini skanerlaydi. 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 kondanser ostiga ob'ektiv linza va astigmatist qo'shiladi va skanerlash elektronlarining ikkita to'plami. bir-biriga perpendikulyar bo'lgan ob'ektiv linzalari ichiga o'rnatiladi. lasan. Ob'ektiv linzalari ostidagi namunalar kamerasi ko'chirilishi, aylantirilishi va egilishi mumkin bo'lgan namuna bosqichini o'z ichiga oladi.
