электронный микроскоп

электронный микроскоп представляет собой важный вариант классического микроскопа, который с помощью электронов может отображать поверхность или внутреннее пространство объекта.

Что такое электронный микроскоп?

Раньше электронный микроскоп еще назывался Над микроскопом, Он служит научным инструментом, который позволяет визуально увеличивать объекты с помощью электронных лучей, что дает возможность более тщательного исследования.

С помощью электронного микроскопа можно достичь гораздо более высокого разрешения, чем с помощью светового микроскопа. В лучшем случае световые микроскопы могут достичь двухтысячного увеличения. Если расстояние между двумя точками меньше половины длины волны света, человеческий глаз больше не может видеть их по отдельности.

С другой стороны, электронный микроскоп дает увеличение 1: 1 000 000. Это связано с тем, что волны электронного микроскопа значительно короче, чем волны света. Чтобы устранить мешающие молекулы воздуха, электронный луч фокусируется на объект в вакууме с помощью мощных электрических полей.

Первый электронный микроскоп был создан в 1931 году немецкими инженерами-электриками Эрнстом Руска (1906-1988) и Максом Кноллем (1897-1969). Однако первоначально в качестве изображений использовались не электронно-прозрачные объекты, а небольшие сетки из металла. Эрнст Руска также сконструировал в 1938 году первый электронный микроскоп, который использовался в коммерческих целях. В 1986 году Руска получил Нобелевскую премию по физике за свой супер-микроскоп.

На протяжении многих лет электронная микроскопия постоянно подвергалась новым конструкциям и техническим усовершенствованиям, так что сегодня электронный микроскоп стал неотъемлемой частью науки.

Формы, типы и типы

Наиболее важные основные типы электронных микроскопов включают сканирующий электронный микроскоп (SEM) и просвечивающий электронный микроскоп (TEM). Сканирующий электронный микроскоп сканирует тонкий электронный луч над массивным объектом. Электроны или другие сигналы, исходящие от объекта или рассеянные обратно, могут быть обнаружены синхронно. Значение интенсивности точки изображения, которую обнаруживает электронный луч, определяется обнаруженным током.

Как правило, полученные данные могут отображаться на подключенном экране. Таким образом, пользователь может следить за структурой изображения в реальном времени. При сканировании электронными лучами электронный микроскоп ограничивается поверхностью объекта. Для визуализации прибор направляет изображения на флуоресцентный экран. После съемки фотографии можно увеличивать до 1: 200 000.

При использовании просвечивающего электронного микроскопа производства Эрнста Руска исследуемый объект, который должен быть достаточно тонким, облучается электронами. Соответствующая толщина объекта варьируется от нескольких нанометров до нескольких микрометров, что зависит от атомного числа атомов материала объекта, желаемого разрешения и уровня ускоряющего напряжения. Чем ниже напряжение ускорения и чем выше атомный номер, тем тоньше должен быть объект. Изображение в просвечивающем электронном микроскопе создается поглощенными электронами.

Другими подтипами электронного микроскопа являются цироэлектронный микроскоп (КЭМ), который используется для изучения сложных белковых структур, и высоковольтный электронный микроскоп, который имеет очень большой диапазон ускорений. Он используется для представления больших объектов.

Структура и функциональность

Похоже, что структура электронного микроскопа имеет мало общего со световым микроскопом. Но параллели есть. Электронная пушка расположена сверху. В простейшем случае это может быть вольфрамовая проволока. Он нагревается и испускает электроны. Электронный пучок фокусируется электромагнитами кольцевой формы. Электромагниты похожи на линзы в световом микроскопе.

Тонкий электронный пучок теперь может независимо выбивать электроны из образца. Затем электроны снова улавливаются детектором, из которого может быть создано изображение. Если электронный луч не движется, можно отобразить только одну точку. Однако при сканировании области происходят изменения. Электронный луч отклоняется электромагнитами и направляется линия за линией над исследуемым объектом. Это сканирование позволяет получить увеличенное изображение объекта с высоким разрешением.

Если исследователь хочет приблизиться к объекту, ему нужно только уменьшить область, из которой сканируется электронный луч. Чем меньше область сканирования, тем крупнее отображается объект.

Первый электронный микроскоп, который был построен, увеличивал исследуемые объекты в 400 раз. В настоящее время инструменты могут даже увеличить объект в 500 000 раз.

Польза для медицины и здоровья

Электронный микроскоп - одно из важнейших изобретений в медицине и таких научных областях, как биология. С помощью прибора можно получить фантастические результаты обследования.

Особенно важным для медицины было то, что вирусы теперь можно было исследовать с помощью электронного микроскопа. Вирусы во много раз меньше бактерий, поэтому их невозможно детально показать с помощью светового микроскопа.

Также невозможно точно исследовать внутреннюю часть клетки с помощью светового микроскопа. Однако с появлением электронного микроскопа это изменилось. Сегодня опасные заболевания, такие как СПИД (ВИЧ) или бешенство, можно гораздо лучше исследовать с помощью электронных микроскопов.

Однако у электронного микроскопа есть и недостатки. Например, на исследуемые объекты может воздействовать электронный луч, потому что он нагревается или быстрые электроны сталкиваются с целыми атомами. Кроме того, стоимость приобретения и обслуживания электронного микроскопа очень высока. По этой причине инструменты в основном используются исследовательскими институтами или частными поставщиками услуг.