Prednosti elektronske mikroskopije i optičke mikroskopije
Submikroskop je instrument koji koristi elektronske zrake i leće umjesto svjetlosnih zraka i optičkih leća na temelju principa elektronske optike, za prikaz finih struktura materije pri vrlo velikim uvećanjima.
Razlučivost elektronskog mikroskopa predstavlja mala udaljenost između dvije susjedne točke koje može razlikovati. Godine 1970, razlučivost transmisijske elektronske mikroskopije bila je oko 0.3 nanometara (razlučivost ljudskog oka bila je oko 0,1 milimetar). Danas elektronski mikroskopi imaju povećanje preko 3 milijuna puta, dok optički mikroskopi imaju povećanje od oko 2000 puta. Stoga elektronski mikroskopi mogu izravno promatrati uredno raspoređenu atomsku rešetku u atomima i kristalima određenih teških metala.
Godine 1931. Knorr i Ruska iz Njemačke modificirali su visokonaponski osciloskop s izvorom elektrona s hladnim katodnim izbojem i tri elektronske leće te dobili slike uvećane više od deset puta, što je potvrdilo mogućnost povećanja slike elektronskim mikroskopom. Godine 1932., usavršavanjem Ruska, razlučivost elektronskih mikroskopa dosegla je 50 nanometara, što je bilo desetak puta više od razlučivosti optičkih mikroskopa u to vrijeme. Kao rezultat toga, elektronički mikroskopi počeli su privlačiti pozornost.
Godine 1940, Hill u Sjedinjenim Državama kompenzirao je rotacijsku asimetriju elektronskih leća astigmatizatorom, što je rezultiralo novim probojem u razlučivosti elektronskih mikroskopa i postupnim dosezanjem modernih razina. U Kini je 1958. godine uspješno razvijen prijenosni elektronski mikroskop s razlučivošću od 3 nanometra. Godine 1979. također je razvijen veliki elektronski mikroskop s razlučivošću od 0,3 nanometra.
Iako je rezolucija elektronskih mikroskopa daleko bolja od one optičkih mikroskopa, teško je promatrati žive organizme zbog potrebe rada u uvjetima vakuuma, a zračenje elektronskim snopom također može uzrokovati radijacijsko oštećenje bioloških uzoraka. Ostala pitanja, poput poboljšanja svjetline elektronskog topa i kvalitete elektronske leće, također zahtijevaju daljnja istraživanja.
Rezolucija je važan pokazatelj elektronske mikroskopije, koji je povezan s kutom upadnog stošca i valnom duljinom elektronske zrake koja prolazi kroz uzorak. Valna duljina vidljive svjetlosti je oko {{0}} nanometara, dok je valna duljina snopa elektrona povezana s naponom ubrzanja. Kada je napon ubrzanja 50-100 kV, valna duljina elektronske zrake je oko 0.0053-0.0037 nanometara. Zbog činjenice da je valna duljina elektronskog snopa mnogo manja od valne duljine vidljive svjetlosti, čak i ako je kut stošca elektronskog snopa samo 1% od kuta optičkog mikroskopa, razlučivost elektronskog mikroskopa je još uvijek mnogo bolja. nego kod optičkog mikroskopa.
Elektronski mikroskop se sastoji od tri dijela: cijevi, vakuumskog sustava i strujnog ormarića. Zrcalna cijev uglavnom se sastoji od komponenti kao što su elektronski top, elektronska leća, držač uzorka, fluorescentni zaslon i foto mehanizam, koji su obično sastavljeni u cilindar od vrha prema dnu; Vakuumski sustav sastoji se od mehaničke vakuumske pumpe, difuzijske pumpe i vakuumskog ventila, koji su spojeni na zrcalnu cijev preko ekstrakcijskog cjevovoda; Energetski ormar sastoji se od visokonaponskog generatora, stabilizatora uzbudne struje i raznih regulacijskih i upravljačkih jedinica.
Subleća je važna komponenta u cijevi elektronskog mikroskopa. Koristi prostorno električno ili magnetsko polje simetrično u odnosu na os cijevi da savije putanju elektrona prema osi, formirajući žarište. Njegova je funkcija slična funkciji staklene konveksne leće za fokusiranje svjetlosnog snopa, pa se naziva elektronska leća. Većina modernih elektronskih mikroskopa koristi elektromagnetske leće koje fokusiraju elektrone s jakim magnetskim poljem generiranim stabilnom istosmjernom pobudnom strujom koja prolazi kroz zavojnicu s polnim papučicama.
Elektronski top je komponenta koja se sastoji od vruće katode od volframove žice, vrata i katode. Može emitirati i formirati elektronske zrake jednolike brzine, tako da stabilnost napona ubrzanja ne mora biti manja od jedne tisućinke.
