Az elektronmikroszkóp a klasszikus mikroszkóp jelentős változatát képviseli. Elektronok segítségével képes leképezni egy tárgy felületét vagy belsejét.
Mi az elektronmikroszkóp?
Az elektronmikroszkóp a klasszikus mikroszkóp jelentős változatát képviseli. A korábbi időkben az elektronmikroszkópot szupermikroszkóp néven is ismerték. Tudományos eszközként szolgál, amelyen keresztül a tárgyak képi módon nagyíthatók elektronikus sugárzás alkalmazásával, lehetővé téve az alaposabb vizsgálatokat. Sokkal nagyobb felbontás érhető el elektronmikroszkóppal, mint fénymikroszkóppal. A fénymikroszkópok a legjobb esetben kétszázszoros nagyítást érhetnek el. Ha azonban két pont közötti távolság kisebb, mint a fény hullámhosszának a fele, akkor az emberi szem már nem képes külön megkülönböztetni őket. Az elektronmikroszkóp viszont 1: 1,000,000 XNUMX XNUMX nagyítást ér el. Ez annak tulajdonítható, hogy az elektronmikroszkóp hullámai lényegesen rövidebbek, mint a fényhullámok. A zavaró levegő kiküszöbölésére molekulák, az elektronnyalábot hatalmas elektromos mezők vákuumban összpontosítják az objektumra. Az első elektronmikroszkópot 1931-ben fejlesztették ki Ernst Ruska (1906-1988) és Max Knoll (1897-1969) német villamosmérnökök. Kezdetben azonban kis fémrácsok, nem pedig elektron-átlátszó tárgyak szolgáltak képként. Ernst Ruska 1938-ban elkészítette az első kereskedelmi célú elektronmikroszkópot is. 1986-ban Ruska szupermikroszkóppáért fizikai Nobel-díjat kapott. Az évek során az elektronmikroszkópiát folyamatosan új terveknek és technikai fejlesztéseknek vetették alá, így manapság lehetetlen elképzelni a tudományt az elektronmikroszkóp nélkül.
Alakzatok, típusok és fajták
Az elektronmikroszkóp fő alaptípusai a pásztázó elektronmikroszkóp (SEM) és az átviteli elektronmikroszkóp (TEM). A pásztázó elektronmikroszkóp vékony elektronnyalábot szkennel át egy szilárd tárgyon. Az objektumból ismét előálló vagy visszaszórt elektronok vagy egyéb jelek szinkron módon detektálhatók. A detektált áram határozza meg az elektronnyaláb által beolvasott pixel intenzitási értékét. A meghatározott adatok általában a csatlakoztatott képernyőn jeleníthetők meg. Ily módon a felhasználó valós időben követheti a kép felépítését. Az elektronikus nyalábokkal történő pásztázáskor az elektronmikroszkóp a tárgy felületére korlátozódik. Megjelenítés céljából a műszer a képeket egy fluoreszkáló képernyőn irányítja. A fényképezés után a képek 1: 200,000 XNUMX-ig nagyíthatók. Az Ernst Ruska eredetű transzmissziós elektronmikroszkóp használatakor az elektronok besugározzák a megvizsgálandó tárgyat, amelynek megfelelő vékonyságúnak kell lennie. A tárgy megfelelő vastagsága néhány nanométertől több mikrométerig változik, ez függ a tárgy anyagának atomszámától, a kívánt felbontástól és a gyorsító feszültség szintjétől. Minél alacsonyabb a gyorsító feszültség és annál nagyobb az atomszám, annál vékonyabbnak kell lennie az objektumnak. A transzmissziós elektronmikroszkóp képét az elnyelt elektronok alkotják. Az elektronmikroszkóp további altípusai közé tartozik a kyroelektronmikroszkóp (KEM), amelyet komplex fehérjeszerkezetek tanulmányozására használnak, és a nagyfeszültségű elektronmikroszkóp, amelynek nagyon gyorsulási margója van. Kiterjedt tárgyak képalkotására szolgál.
Felépítés és működési mód
Úgy tűnik, hogy az elektronmikroszkóp felépítésében kevés a közös a belső fénymikroszkóppal. Ennek ellenére vannak párhuzamok. Például az elektronágyú a tetején található. A legegyszerűbb esetben ez volfrámhuzal lehet. Ez felmelegszik és elektronokat bocsát ki. Az elektronnyalábot elektromágnesek fókuszálják, amelyek gyűrű alakúak. Az elektromágnesek hasonlóak a fénymikroszkóp lencséihez. A finom elektronnyaláb immár képes önállóan kiütni az elektronokat a mintából. Az elektronokat ezután ismét detektor gyűjti össze, amelyből kép állítható elő. Ha az elektronnyaláb nem mozog, csak egy pont képezhető le. Ha azonban egy felület beolvasása megtörténik, változás következik be. Az elektronnyalábot elektromágnesek terelik el, és soronként vezetik a vizsgálandó tárgy fölé. Ez a beolvasás lehetővé teszi az objektum nagyított és nagy felbontású képét. Ha a vizsgabiztos még közelebb akar kerülni az objektumhoz, akkor csak azt a területet kell csökkentenie, ahonnan az elektronnyalábot pásztázzák. Minél kisebb a szkennelési terület, annál nagyobb az objektum. Az első elkészített elektronmikroszkóp 400-szorosára nagyította a vizsgált tárgyakat. A modern időkben a műszerek akár 500,000 XNUMX-szeresére is nagyíthatnak egy tárgyat.
Orvosi és egészségügyi előnyök
Az orvostudomány és a tudományos ágak, például a biológia számára az elektronmikroszkóp az egyik legfontosabb találmány. Így fantasztikus vizsgálati eredmények érhetők el a műszerrel. Különösen fontos az orvostudomány számára az a tény, hogy vírusok most már elektronmikroszkóppal is megvizsgálhatjuk. Vírusokpéldául sokszor kisebbek, mint baktériumok, így fénymikroszkóppal nem lehet részletesen leképezni őket. A sejt belsejét sem lehet részletesen megvilágítani fénymikroszkópokkal. Ez azonban megváltozott az elektronmikroszkóppal. Manapság olyan veszélyes betegségek, mint pl AIDS (HIV) vagy veszettség sokkal jobban kivizsgálható elektronikus mikroszkópokkal. Az elektronmikroszkópnak azonban vannak hátrányai is. Például a vizsgált tárgyakat az elektronnyaláb befolyásolhatja hevítés miatt, vagy azért, mert a száguldozó elektronok teljes atomokkal ütköznek. Ezenkívül az elektronmikroszkóp beszerzési és karbantartási költségei nagyon magasak. Emiatt az eszközöket elsősorban kutatóintézetek vagy magánszolgáltatók használják.
