Plik mikroskop elektronowy stanowi ważną odmianę klasycznego mikroskopu, który za pomocą elektronów może zobrazować powierzchnię lub wnętrze obiektu.
Co to jest mikroskop elektronowy?
Wcześniej nazywano też mikroskopem elektronowym Pod mikroskopem. Służy jako narzędzie naukowe, które umożliwia wizualne powiększanie obiektów za pomocą promieni elektronicznych, co umożliwia dokładniejsze badanie.
W przypadku mikroskopu elektronowego można osiągnąć znacznie wyższe rozdzielczości niż w przypadku mikroskopu świetlnego. W najlepszym przypadku mikroskopy świetlne mogą osiągnąć dwa tysiące razy powiększenie. Jeśli odległość między dwoma punktami jest mniejsza niż połowa długości fali światła, ludzkie oko nie jest już w stanie zobaczyć ich oddzielnie.
Z drugiej strony mikroskop elektronowy pozwala uzyskać powiększenie 1: 1 000 000. Można to przypisać faktowi, że fale mikroskopu elektronowego są znacznie krótsze niż fale światła. Aby wyeliminować zakłócające cząsteczki powietrza, wiązka elektronów jest skupiana na obiekcie w próżni za pomocą potężnych pól elektrycznych.
Pierwszy mikroskop elektronowy został stworzony w 1931 roku przez niemieckich inżynierów elektryków Ernsta Ruskę (1906-1988) i Maxa Knolla (1897-1969). Początkowo jednak jako obrazy nie używano żadnych obiektów przezroczystych dla elektronów, ale małe metalowe siatki. Ernst Ruska skonstruował również pierwszy mikroskop elektronowy w 1938 roku, który był używany do celów komercyjnych. W 1986 roku Ruska otrzymał Nagrodę Nobla w dziedzinie fizyki za swój super mikroskop.
Przez lata mikroskopia elektronowa była nieustannie poddawana nowym konstrukcjom i udoskonaleniom technicznym, dzięki czemu mikroskop elektronowy stał się nieodzowną częścią dzisiejszej nauki.
Kształty, typy i typy
Do najważniejszych podstawowych typów mikroskopów elektronowych należą skaningowy mikroskop elektronowy (SEM) i transmisyjny mikroskop elektronowy (TEM). Skaningowy mikroskop elektronowy skanuje cienką wiązkę elektronów nad masywnym obiektem. Elektrony lub inne sygnały, które wychodzą z obiektu lub są rozpraszane z powrotem, mogą być wykrywane synchronicznie. Wartość natężenia punktu obrazu wykrywanego przez wiązkę elektronów jest określana przez wykryty prąd.
Z reguły ustalone dane można wyświetlić na podłączonym ekranie. W ten sposób użytkownik może śledzić strukturę obrazu w czasie rzeczywistym. Podczas skanowania za pomocą wiązek elektronicznych mikroskop elektronowy ogranicza się do powierzchni przedmiotu. W celu wizualizacji przyrząd kieruje obrazy na ekran fluorescencyjny. Po wykonaniu zdjęć zdjęcia można powiększyć do 1: 200 000.
Przy zastosowaniu transmisyjnego mikroskopu elektronowego Ernsta Ruskiej badany obiekt, który musi być odpowiednio cienki, zostaje napromieniowany przez elektrony. Odpowiednia grubość obiektu waha się od kilku nanometrów do kilku mikrometrów, co jest uzależnione od liczby atomowej atomów materiału obiektu, żądanej rozdzielczości oraz poziomu napięcia przyspieszającego. Im niższe napięcie przyspieszenia i wyższa liczba atomowa, tym cieńszy musi być obiekt. Obraz z transmisyjnego mikroskopu elektronowego tworzony jest przez zaabsorbowane elektrony.
Kolejnymi podtypami mikroskopu elektronowego są mikroskop cyroelektronowy (KEM), który służy do badania złożonych struktur białkowych, oraz wysokonapięciowy mikroskop elektronowy, który ma bardzo duży zakres przyspieszenia. Służy do reprezentowania dużych obiektów.
Struktura i funkcjonalność
Wydaje się, że budowa mikroskopu elektronowego ma niewiele wspólnego z mikroskopem świetlnym. Ale są podobieństwa. Działo elektronowe znajduje się na górze. W najprostszym przypadku może to być drut wolframowy. Jest podgrzewany i emituje elektrony. Wiązka elektronów jest skupiana przez elektromagnesy o pierścieniowym kształcie. Elektromagnesy są podobne do soczewek w mikroskopie świetlnym.
Drobna wiązka elektronów jest teraz w stanie niezależnie wytrącać elektrony z próbki. Następnie elektrony są ponownie wychwytywane przez detektor, z którego można wygenerować obraz. Jeśli wiązka elektronów się nie porusza, można zobrazować tylko jeden punkt. Jeśli jednak obszar zostanie zeskanowany, nastąpi zmiana. Wiązka elektronów jest odchylana przez elektromagnesy i prowadzona linia po linii nad badanym obiektem. To skanowanie umożliwia uzyskanie powiększonego obrazu obiektu o wysokiej rozdzielczości.
Jeśli badający chce zbliżyć się do obiektu, wystarczy mu tylko zmniejszyć obszar, z którego skanowana jest wiązka elektronów. Im mniejszy obszar skanowania, tym większy jest wyświetlany obiekt.
Pierwszy skonstruowany mikroskop elektronowy powiększył badane obiekty 400 razy. Obecnie instrumenty mogą nawet powiększyć obiekt 500 000 razy.
Korzyści medyczne i zdrowotne
Mikroskop elektronowy jest jednym z najważniejszych wynalazków medycyny i nauk ścisłych, takich jak biologia. Instrumentem można uzyskać fantastyczne wyniki egzaminów.
Szczególnie ważny dla medycyny był fakt, że wirusy można było teraz badać również pod mikroskopem elektronowym. Wirusy są wielokrotnie mniejsze od bakterii, dlatego nie można ich szczegółowo pokazać pod mikroskopem świetlnym.
Również wnętrza komórki nie można dokładnie zbadać pod mikroskopem świetlnym. Jednak w przypadku mikroskopu elektronowego to się zmieniło. Obecnie niebezpieczne choroby, takie jak AIDS (HIV) lub wścieklizna, można badać znacznie lepiej za pomocą mikroskopów elektronicznych.
Jednak mikroskop elektronowy ma również pewne wady. Na przykład na badane obiekty może oddziaływać wiązka elektronów, ponieważ nagrzewa się lub gwałtowne elektrony zderzają się z całymi atomami. Ponadto koszty zakupu i utrzymania mikroskopu elektronowego są bardzo wysokie. Z tego powodu z instrumentów korzystają głównie instytuty badawcze lub prywatni usługodawcy.
