Електронний мікроскопОптичний мікроскоп Принципи зображення Подібності та відмінності
Електронний мікроскоп — це прилад, який використовує електронний промінь та електронну лінзу замість світлового променя та оптичної лінзи відповідно до принципу електронної оптики, завдяки чому тонка структура матеріалу відображається під дуже великим збільшенням.
Роздільна здатність електронного мікроскопа виражається через невелику відстань між двома сусідніми точками, яку він може розділити. У 1970с роздільна здатність просвічуючого електронного мікроскопа становила близько 0,3 нанометра (роздільна здатність людського ока становить близько 0,1 міліметра). У наш час велике збільшення електронного мікроскопа становить понад 3 мільйони разів, тоді як велике збільшення оптичного мікроскопа становить приблизно 2, 000 рази, так що електронний мікроскоп може безпосередньо спостерігати атоми певних важких металів і кристали атомарні крапки в розташуванні акуратного масиву.
Хоча роздільна здатність електронного мікроскопа була набагато кращою, ніж оптичного мікроскопа, але електронний мікроскоп повинен працювати в умовах вакууму, тому важко спостерігати за живими організмами, і опромінення електронним пучком зробить біологічні зразки ураження опроміненням. Інші проблеми, такі як яскравість електронної гармати та покращення якості електронної лінзи, також потребують продовження вивчення.
Роздільна здатність є важливим показником електронного мікроскопа, який пов'язаний з кутом падіння конуса і довжиною хвилі пучка електронів, що проходить через зразок. Довжина хвилі видимого світла становить близько {{0}} нм, а довжина хвилі електронного променя пов’язана з прискорювальною напругою. Коли прискорювальна напруга становить від 50 до 100 кВ, довжина хвилі електронного променя становить приблизно 0,0053-0,0037 нм. Оскільки довжина хвилі електронного пучка набагато менша за довжину хвилі видимого світла, то навіть якщо кут конуса електронного променя становить лише 1 відсоток оптичного мікроскопа, роздільна здатність електронного мікроскопа все одно значно перевищує оптичний мікроскоп.
Електронний мікроскоп складається з трьох частин: дзеркальної труби, вакуумної системи та блоку живлення. Ствол в основному має електронну гармату, електронну лінзу, тримач зразка, флуоресцентний екран і механізм камери та інші компоненти, ці компоненти зазвичай збираються зверху вниз у колону; вакуумна система складається з механічного вакуумного насоса, дифузійного насоса та вакуумних клапанів тощо, а через насосний трубопровід з’єднаний зі стовбуром дзеркала; Шафа живлення складається з генератора високої напруги, стабілізатора струму збудження і ряду блоків регулювання.
Електронна лінза є важливою частиною стовбура електронного мікроскопа, вона симетрична осі стовбура просторового електричного або магнітного поля, так що електронний трек до осі формування фокусування ролі скляної опуклої лінзи зробити роль променя фокусування світла подібна до ролі лінзи, тому її називають електронною лінзою. У більшості сучасних електронних мікроскопів використовуються електромагнітні лінзи, які фокусують електрони за допомогою сильного магнітного поля, створюваного дуже стабільним постійним струмом збудження через котушку з полюсним башмаком.
Електронні мікроскопи можна розділити на просвічуючі електронні мікроскопи, скануючі електронні мікроскопи, відбивні електронні мікроскопи та емісійні електронні мікроскопи відповідно до їх будови та використання. Трансмісійний електронний мікроскоп часто використовується для спостереження за тими, хто за допомогою звичайних мікроскопів не може розрізнити тонку структуру матеріалу; скануючий електронний мікроскоп в основному використовується для спостереження за морфологією твердої поверхні, але також з рентгенівським дифрактометром або електронним спектрометром, об’єднаним для створення електронного мікрозонда, який використовується для аналізу складу матеріалу; Емісійний електронний мікроскоп використовується для дослідження поверхні самовипромінювання електронів.
