Atomski mikroskop Sličnosti i razlike principa snimanja optičkim mikroskopom
Utemeljen na konceptu elektronske optike, elektronski mikroskop je uređaj koji vizualizira zamršene detalje tvari pri iznimno velikim povećanjima pomoću elektronskih zraka i elektronskih leća za razliku od svjetlosnih zraka i optičkih leća.
Najkraća udaljenost koju elektronski mikroskop može premostiti između dvije susjedne točke koristi se za opisivanje njegove moći razlučivanja. Razlučivost transmisijskih elektronskih mikroskopa u 1970s bila je otprilike 0.3 nanometara (moć razlučivosti ljudskog oka je oko 0,1 milimetar). Sada kada maksimalno povećanje elektronskog mikroskopa prelazi 3 milijuna puta, u usporedbi s najvećim povećanjem optičkog mikroskopa od samo oko 2000 puta, moguće je izravno promatrati atome nekih teških metala i uredne atomske rešetke u kristalima pomoću elektronskog mikroskopa.
Kad su njemački znanstvenici Knorr-Bremse i Ruska modificirali visokonaponski osciloskop s izvorom elektrona s hladnim katodnim pražnjenjem i tri elektronske leće 1931. godine, uspjeli su dobiti sliku koja je bila uvećana više od deset puta, potvrđujući održivost uvećane slike pomoću elektronskog mikroskopa. Nakon Ruskinog napretka, moć razlučivosti elektronskog mikroskopa dosegla je 50 nanometara 1932., gotovo 10 puta više od optičkog mikroskopa u to vrijeme. Kao rezultat toga, ljudi su počeli obraćati više pozornosti na elektronski mikroskop.
Kako bi ispravio rotacijsku asimetriju elektronske leće, Hill u Sjedinjenim Državama upotrijebio je astigmatizator 1940. Ova je inovacija pomogla razlučivosti elektronskog mikroskopa da napreduje i na kraju dosegne današnju razinu. Transmisijski elektronski mikroskop rezolucije 3 nanometra uspješno je napravljen u Kini 1958. godine, a veliki elektronski mikroskop rezolucije 0,3 nanometra tamo je proizveden 1979. godine.
Iako je moć razlučivosti elektronskog mikroskopa puno veća od snage razlučivosti optičkog mikroskopa, promatranje živih bića je izazovno jer elektronski mikroskop mora raditi u vakuumu, a zračenje elektronskog snopa uzrokovat će radijacijsko oštećenje bioloških uzoraka. Također je potrebno dodatno istražiti kako poboljšati svjetlinu elektronskog topa i kalibar elektronske leće, između ostalog.
Bitna mjera elektronske mikroskopije je moć razlučivanja, koja ovisi o kutu upadnog stošca i valnoj duljini elektronske zrake dok prolazi kroz materijal. Dok je valna duljina elektronskih zraka u korelaciji s naponom ubrzanja, valna duljina vidljive svjetlosti kreće se od 300 do 700 nanometara. Valna duljina elektronskog snopa je otprilike 0,0053–0,0037 nanometara kada je ubrzavajući napon 50–100 kV. Čak i ako je kut stošca elektronske zrake samo 1 posto kuta optičkog mikroskopa, moć razlučivosti elektronskog mikroskopa još uvijek je značajno veća od one optičkog mikroskopa jer je valna duljina elektronske zrake mnogo kraća od valne duljine vidljive svjetlosti.
