Elektron mikroskopning optik printsipi va qo'llanish doirasi
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 minimal masofa bilan ifodalanadi. 1970yillarda transmissiya elektron mikroskopining aniqligi 0,3 nanometrga yaqin edi (odam koʻzining aniqligi taxminan 0,1 mm). Hozirgi vaqtda elektron mikroskopning maksimal kattalashtirishi 3 million martadan oshadi va optik mikroskopning maksimal kattalashishi taxminan 2000 martani tashkil etadi, shuning uchun ba'zi og'ir metallarning atomlari va kristalldagi tartibli joylashgan atom panjaralari elektron mikroskop orqali bevosita kuzatilishi 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 o'lchamlari 50 nanometrga yetdi, bu o'sha paytdagi optik mikroskopdan taxminan o'n barobar 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 oʻtkazuvchan elektron mikroskop, 1979-yilda esa 0.3 nanometrli katta elektron mikroskop ishlab chiqarildi. Elektron mikroskopning ajratish kuchi optik mikroskopnikiga qaraganda ancha yaxshi, tirik organizmlarni kuzatish qiyin, chunki elektron mikroskop vakuum sharoitida ishlashi kerak va elektron nurning nurlanishi ham biologik namunalarning nurlanishdan zararlanishiga olib keladi. Elektron qurolning yorqinligini va elektron linzalarning sifatini yaxshilash kabi boshqa masalalar hali ham 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 300-700 nanometr, 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 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 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 barrelidagi eng muhim komponent hisoblanadi. Fokus hosil qilish uchun elektron traektoriyani eksa bo'ylab egish uchun linza barrelining o'qiga nosimmetrik bo'lgan kosmik elektr maydoni yoki magnit maydondan foydalanadi va uning funktsiyasi nurni fokuslash uchun shisha qavariq linzalarga o'xshaydi, shuning uchun u elektron linzalar deb ataladi. Aksariyat zamonaviy elektron mikroskoplar elektromagnit linzalardan foydalanadi, ular elektronlarni qutb bo'laklari bo'lgan lasan orqali o'tadigan juda barqaror doimiy qo'zg'alish oqimi tomonidan yaratilgan kuchli magnit maydon orqali qaratadi.
Elektron qurol volframli issiq katod, panjara va katoddan iborat.
dona. U bir xil tezlikda elektron nurlarini chiqarishi va hosil qilishi mumkin, shuning uchun tezlashtiruvchi kuchlanishning barqarorligi kamida o'n mingdan bir bo'lishi kerak.
Elektron mikroskoplarni tuzilishi va qoʻllanilishiga koʻra uzatuvchi elektron mikroskoplarga boʻlish mumkin.
Mikroskoplar, Skanerli elektron mikroskoplar va Emissiya elektron mikroskoplari va boshqalar. O'tkazuvchan elektron mikroskoplar 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 ingichka yoki zichroq bo'lgan qismlari elektron nurlar tomonidan kamroq tarqaladi, shuning uchun tasvirlashda ishtirok etish uchun ko'proq elektronlar ob'ektiv diafragma orqali o'tadi 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 linzalari barrelining yuqori qismi elektron qurol bo'lib, elektronlar volframning issiq katodidan chiqariladi va elektron nur birinchi va ikkinchi kondensator linzalari tomonidan yo'naltiriladi. Namunadan o'tgandan so'ng, elektron nurlar ob'ektiv linzalar tomonidan oraliq oynada tasvirlanadi, so'ngra oraliq oyna va proyeksiya oynasi tomonidan bosqichma-bosqich kattalashtiriladi, so'ngra 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 bir xil namunaning kichik qismida elektron mikroskopik tasvirni olishi mumkin
va elektron diffraktsiya tasvirlari. Qalinroq metall bo'lak namunalarini o'rganish uchun Frantsiyaning Dulos shahridagi 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 oladi, rasm trubasining elektron nurlarining intensivligini kuchaytiradi va modulyatsiya qiladi, shu bilan rasm trubkasi floresan ekranidagi yorqinlikni o'zgartiradi. Kineskopning burilish bobini namuna yuzasidagi elektron nurlari bilan sinxron ravishda skanerlashni davom ettiradi, shuning uchun kineskopning lyuminestsent ekrani sanoat televizorining ishlash printsipiga o'xshash namuna yuzasining topografik tasvirini aks ettiradi.
Skanerli elektron mikroskopning ruxsati, birinchi navbatda, 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 ko'chirilishi, burilishi va egilishi mumkin bo'lgan namuna bosqichi bilan jihozlangan.
