Elektronski mikroskop predstavlja značajnu varijaciju klasičnog mikroskopa. Uz pomoć elektrona može slikati površinu ili unutrašnjost predmeta.
Što je elektronski mikroskop?
Elektronski mikroskop predstavlja značajnu varijaciju klasičnog mikroskopa. U ranija vremena elektronski mikroskop bio je poznat i kao supermikroskop. Služi kao znanstveni instrument pomoću kojeg se predmeti mogu slikovito povećati primjenom elektroničkih zraka, što omogućuje temeljitija ispitivanja. Puno veće razlučivosti mogu se postići elektronskim mikroskopom nego svjetlosnim mikroskopom. Svjetlosni mikroskopi u najboljem slučaju mogu postići povećanje od dvije tisuće puta. Međutim, ako je udaljenost između dviju točaka manja od polovice valne duljine svjetlosti, ljudsko ih oko više ne može zasebno razlikovati. S druge strane, elektronski mikroskop postiže povećanje 1: 1,000,000. To se može pripisati činjenici da su valovi elektronskog mikroskopa znatno kraći od valova svjetlosti. Da bi se eliminirao zrak koji ometa molekule, elektronska zraka usredotočena je na objekt u vakuumu masivnim električnim poljima. Prvi elektronski mikroskop razvili su 1931. godine njemački elektroinženjeri Ernst Ruska (1906-1988) i Max Knoll (1897-1969). Međutim, u početku su kao slike služile male metalne rešetke, a ne elektronski prozirni predmeti. Ernst Ruska također je konstruirao prvi elektronski mikroskop koji se koristio u komercijalne svrhe 1938. godine. Godine 1986. Ruska je za svoj supermikroskop dobio Nobelovu nagradu za fiziku. Tijekom godina elektronska mikroskopija kontinuirano je podvrgnuta novim dizajnom i tehničkim poboljšanjima, tako da je u današnje vrijeme nemoguće zamisliti znanost bez elektronskog mikroskopa.
Oblici, vrste i vrste
Glavne osnovne vrste elektronskog mikroskopa uključuju skenirajući elektronski mikroskop (SEM) i prijenosni elektronski mikroskop (TEM). Skenirajući elektronski mikroskop skenira tanki elektronski snop preko čvrstog predmeta. Elektroni ili drugi signali koji se ponovno pojavljuju iz objekta ili su ponovno raspršeni mogu se sinhrono otkriti. Otkrivena struja određuje vrijednost intenziteta piksela koji elektronska zraka skenira. U pravilu se utvrđeni podaci mogu prikazati na povezanom zaslonu. Na taj način korisnik može pratiti nagomilavanje slike u stvarnom vremenu. Pri skeniranju pomoću elektroničkih zraka elektronski mikroskop ograničen je na površinu predmeta. Radi vizualizacije, instrument usmjerava slike preko fluorescentnog zaslona. Nakon fotografiranja, slike se mogu povećati do 1: 200,000 XNUMX. Kada se koristi prijenosni elektronski mikroskop, čiji je izvor Ernst Ruska, predmet koji se ispituje, a koji mora imati odgovarajuću tankoću, ozračuje se elektronima. Odgovarajuća debljina predmeta varira od nekoliko nanometara do nekoliko mikrometara, što ovisi o atomskom broju atoma materijala predmeta, željenoj razlučivosti i razini ubrzavajućeg napona. Što je niži napon za ubrzanje i što je veći atomski broj, objekt mora biti tanji. Sliku prijenosnog elektronskog mikroskopa tvore apsorbirani elektroni. Ostale podvrste elektronskog mikroskopa uključuju kiroelektronski mikroskop (KEM) koji se koristi za proučavanje složenih proteinskih struktura i visokonaponski elektronski mikroskop koji ima vrlo veliku marginu ubrzanja. Koristi se za slikanje opsežnih predmeta.
Struktura i način rada
Čini se da struktura elektronskog mikroskopa nema malo zajedničkog sa svjetlosnim mikroskopom iznutra. Ipak, postoje paralele. Na primjer, elektronska puška nalazi se na vrhu. U najjednostavnijem slučaju to može biti volframova žica. To se zagrijava i emitira elektrone. Elektronska zraka fokusirana je elektromagnetima koji imaju oblik prstena. Elektromagneti su slični lećama u svjetlosnom mikroskopu. Fini snop elektrona sada je u stanju samostalno izbaciti elektrone iz uzorka. Zatim se elektroni ponovno sakupljaju detektorom, iz kojeg se može generirati slika. Ako se snop elektrona ne pomiče, može se snimiti samo jedna točka. Međutim, ako se izvrši skeniranje površine, dolazi do promjene. Snop elektrona skreće se elektromagnetima i vodi po liniji preko predmeta koji se ispituje. Ovo skeniranje omogućuje uvećanu sliku predmeta visoke razlučivosti. Ako ispitivač želi doći još bliže objektu, treba samo smanjiti područje s kojeg se skenira snop elektrona. Što je manje područje skeniranja, to je veći objekt prikazan. Prvi konstruirani elektronski mikroskop povećao je ispitivane predmete 400 puta. U moderno doba instrumenti mogu objekt uvećati i 500,000 XNUMX puta.
Medicinske i zdravstvene prednosti
Za medicinu i znanstvene grane poput biologije, elektronski mikroskop jedan je od najvažnijih izuma. Tako se pomoću instrumenta mogu dobiti fantastični rezultati ispitivanja. Za medicinu je posebno bila važna činjenica da virusi sada mogao biti ispitan i elektronskim mikroskopom. Virusina primjer, mnogo su puta manji od bakterija, tako da ih svjetlosni mikroskop ne može detaljno snimiti. Niti se svjetlost mikroskopa ne može detaljno dokučiti iznutra stanice. Međutim, to se promijenilo s elektronskim mikroskopom. U današnje vrijeme opasne bolesti poput AIDS-a (HIV) ili bjesnoća mogu se puno bolje istražiti elektroničkim mikroskopima. Međutim, elektronski mikroskop također ima neke nedostatke. Na primjer, na ispitivane predmete može utjecati snop elektrona zbog zagrijavanja ili zato što se brzi elektroni sudaraju s potpunim atomima. Uz to, troškovi nabave i održavanja elektronskog mikroskopa vrlo su visoki. Iz tog razloga instrumente uglavnom koriste istraživački instituti ili privatni pružatelji usluga.
