elektronski mikroskop

The elektronski mikroskop predstavlja pomembno varianto klasičnega mikroskopa, s pomočjo elektronov pa lahko slika površino ali notranjost predmeta.

Kaj je elektronski mikroskop?

V prejšnjih časih so imenovali tudi elektronski mikroskop Preko mikroskopa. Služi kot znanstveno orodje, ki omogoča vizualno povečanje predmetov z uporabo elektronskih žarkov, kar omogoča temeljitejšo preiskavo.

Z elektronskim mikroskopom lahko dosežemo veliko večje ločljivosti kot pri svetlobnem mikroskopu. V najboljšem primeru lahko svetlobni mikroskopi dosežejo dva tisočkratno povečavo. Če je razdalja med dvema točkama manjša od polovice svetlobne valovne dolžine, jih človeško oko ne more več videti ločeno.

Po drugi strani elektronski mikroskop doseže povečanje 1: 1.000.000. To lahko sledimo dejstvu, da so valovi elektronskega mikroskopa bistveno krajši od valov svetlobe. Da bi odstranili moteče molekule zraka, se elektronski žarek usmeri na objekt v vakuumu s pomočjo masivnih električnih polj.

Prvi elektronski mikroskop sta leta 1931 ustvarila nemška elektroinženirja Ernst Ruska (1906-1988) in Max Knoll (1897-1969). Sprva pa niso bili uporabljeni kot elektronsko prosojni predmeti kot slike, temveč majhne kovinske mreže. Ernst Ruska je leta 1938 zgradil tudi prvi elektronski mikroskop, ki je bil uporabljen v komercialne namene. Leta 1986 je Ruska za svoj super mikroskop prejel Nobelovo nagrado za fiziko.

Z leti se je elektronska mikroskopija nenehno podvrgala novim zasnovo in tehničnim izboljšavam, tako da je danes elektronski mikroskop postal nepogrešljiv del znanosti.

Oblike, vrste in vrste

Najpomembnejše osnovne vrste elektronskih mikroskopov vključujejo skenirajoči elektronski mikroskop (SEM) in prenosni elektronski mikroskop (TEM). Optični elektronski mikroskop skenira tanek snop elektronov čez masiven predmet. Elektrone ali druge signale, ki izhajajo iz predmeta ali so razpršeni nazaj, lahko zaznamo sinhrono. Vrednost intenzitete slikovne točke, ki jo zazna elektronski žarek, določa zaznani tok.

Praviloma se določeni podatki lahko prikažejo na povezanem zaslonu. Na ta način lahko uporabnik v realnem času sledi strukturi slike. Pri skeniranju z elektronskimi žarki je elektronski mikroskop omejen na površino predmeta. Za vizualizacijo instrument usmerja slike preko fluorescenčnega zaslona. Po fotografiranju lahko slike povečate do 1: 200.000.

Pri uporabi prenosnega elektronskega mikroskopa, ki ga je izdelal Ernst Ruska, je treba predmet, ki ga je treba pregledati, ki mora biti primerno tanek, obsevati z elektroni. Ustrezna debelina predmeta se giblje med nekaj nanometri in več mikrometri, kar je odvisno od atomskega števila atomov materiala predmeta, želene ločljivosti in stopnje pospeševalne napetosti. Nižja je pospeška napetost in višja je atomska številka, tanjši mora biti predmet. Podobo prenosnega elektronskega mikroskopa ustvarijo absorbirani elektroni.

Nadaljnja podtipa elektronskega mikroskopa sta ciroelektronski mikroskop (KEM), ki se uporablja za pregled kompleksnih beljakovinskih struktur, in visokonapetostni elektronski mikroskop, ki ima zelo veliko območje pospeška. Uporablja se za predstavljanje velikih predmetov.

Struktura in funkcionalnost

Zdi se, da ima struktura elektronskega mikroskopa malo skupnega s svetlobnim mikroskopom. Vendar obstajajo vzporednice. Elektronska pištola je nameščena na vrhu. V najpreprostejšem primeru je lahko volframova žica. Ta se segreva in oddaja elektrone. Elektronski žarek je usmerjen z elektromagneti, ki imajo obročasto obliko. Elektromagneti so podobni lečam v svetlobnem mikroskopu.

Žarek elektronski žarek je zdaj sposoben neodvisno izbiti elektrone iz vzorca. Elektrone nato spet zajame detektor, iz katerega se lahko ustvari slika. Če se elektronski žarek ne premakne, lahko slikamo samo eno točko. Če pa se območje skenira, pride do spremembe. Elektronski žarek se odkloni z elektromagneti in se vodi po vrstici skozi predmet, ki ga je treba preučiti. To skeniranje omogoča povečano sliko predmeta z visoko ločljivostjo.

Če se želi izpraševalec približati predmetu, mora le zmanjšati območje, s katerega se skenira snop elektronov. Manjše je območje optičnega branja, večji je prikazan predmet.

Prvi elektronski mikroskop, ki je bil izdelan, je 400-krat povečal predmete, ki jih je pregledal. Dandanes lahko instrumenti objekt povečajo celo 500.000-krat.

Medicinske in zdravstvene koristi

Elektronski mikroskop je eden najpomembnejših izumov za medicino in znanstvena področja, kot je biologija. Z instrumentom je mogoče doseči fantastične rezultate pregleda.

Za medicino je bilo še posebej pomembno dejstvo, da je zdaj viruse mogoče pregledati tudi z elektronskim mikroskopom. Virusi so mnogokrat manjši od bakterij, tako da jih ni mogoče podrobno prikazati s svetlobnim mikroskopom.

Tudi notranjosti celice ni mogoče natančno raziskati s svetlobnim mikroskopom. Vendar se je z elektronskim mikroskopom to spremenilo. Danes je nevarne bolezni, kot je AIDS (HIV) ali steklina, mogoče veliko bolje raziskati z elektronskimi mikroskopi.

Vendar ima elektronski mikroskop tudi nekatere pomanjkljivosti. Na primer, na preiskane predmete lahko vpliva elektronski žarek, ker se segreje ali hitri elektroni trčijo s celimi atomi. Poleg tega so stroški pridobivanja in vzdrževanja elektronskega mikroskopa zelo visoki. Zaradi tega instrumente večinoma uporabljajo raziskovalni inštituti ali zasebni ponudniki storitev.