електронен микроскоп

Най- електронен микроскоп представлява важен вариант на класическия микроскоп.С помощта на електрони той може да изобрази повърхността или вътрешността на обект.

Какво е електронен микроскоп?

В по-ранни времена се наричаше и електронния микроскоп Над микроскоп, Той служи като научен инструмент, който позволява визуално разширяване на обектите чрез прилагане на електронни лъчи, което позволява по-задълбочено проучване.

С електронен микроскоп могат да се постигнат много по-високи разделителни способности, отколкото със светлинен микроскоп. В най-добрия случай светлинните микроскопи могат да постигнат увеличение от две хиляди пъти. Ако разстоянието между две точки е по-малко от половината от дължината на светлинната вълна, човешкото око вече не може да ги вижда отделно.

Електронният микроскоп, от друга страна, постига увеличение от 1: 1 000 000. Това може да се проследи до факта, че вълните на електронния микроскоп са значително по-къси от вълните на светлината. За да се елиминират смущаващите молекули на въздуха, електронният лъч се фокусира върху обекта във вакуум с помощта на масивни електрически полета.

Първият електронен микроскоп е създаден през 1931 г. от немските електротехници Ернст Руска (1906-1988) и Макс Нол (1897-1969). Първоначално обаче като изображения не са използвани никакви електронно-прозрачни предмети, а малки решетки, направени от метал. Ернст Руска също конструира първия електронен микроскоп през 1938 г., който се използва за търговски цели. През 1986 г. Руска получава Нобелова награда по физика за своя супер микроскоп.

С течение на годините електронната микроскопия непрекъснато се подлага на нови дизайни и технически подобрения, така че електронният микроскоп се превърна в неизменна част от науката днес.

Форми, видове и типове

Най-важните основни видове електронни микроскопи включват сканиращия електронен микроскоп (SEM) и предавателния електронен микроскоп (TEM). Сканиращият електронен микроскоп сканира тънък електронен лъч върху масивен предмет. Електрони или други сигнали, които излизат от обекта или са разпръснати обратно, могат да бъдат открити синхронно. Стойността на интензивността на точката на изображението, която електронният лъч открива, се определя от засечения ток.

По правило определените данни могат да се показват на свързан екран. По този начин потребителят е в състояние да следи структурата на изображението в реално време. При сканиране с електронните лъчи електронният микроскоп е ограничен до повърхността на обекта. За визуализация, инструментът насочва изображенията върху флуоресцентен екран. След като направите снимки, снимките могат да бъдат увеличени до 1: 200 000.

При използване на предавателен електронен микроскоп, направен от Ернст Руска, обектът, който ще се изследва, който трябва да бъде подходящо тънък, се облъчва от електроните. Подходящата дебелина на обекта варира между няколко нанометра и няколко микрометра, което зависи от атомния брой на атомите на материала на обекта, желаната разделителна способност и нивото на ускоряващото напрежение. Колкото по-ниско е напрежението за ускорение и колкото е по-високо атомното число, толкова по-тънък трябва да бъде обектът. Образът на предавателния електронен микроскоп се създава от погълнатите електрони.

Други подтипове на електронния микроскоп са цироелектронният микроскоп (КЕМ), който се използва за изследване на сложни протеинови структури, и електронен микроскоп с високо напрежение, който има много голям обхват на ускорение. Използва се за представяне на големи предмети.

Структура и функционалност

Структурата на електронния микроскоп изглежда няма много общо със светлинен микроскоп. Но има паралели. Електронният пистолет е разположен отгоре. В най-простия случай може да бъде волфрамова тел. Това се нагрява и излъчва електрони. Електронният лъч е фокусиран от електромагнити, които имат пръстеновидна форма. Електромагнитите са подобни на лещите в светлинния микроскоп.

Финият електронен лъч вече е в състояние самостоятелно да избие електрони от пробата. След това електроните се улавят отново от детектор, от който може да се генерира изображение. Ако електронният лъч не се движи, може да се изобрази само една точка. Ако обаче се сканира дадена област, настъпва промяна. Електронният лъч се отклонява от електромагнитите и се ръководи по ред над обекта, който ще се изследва. Това сканиране дава възможност за увеличен и с висока разделителна способност на обекта.

Ако проверяващият иска да се доближи до обекта, той трябва само да намали площта, от която се сканира електронният лъч. Колкото по-малка е площта за сканиране, толкова по-голям обект се показва.

Първият конструиран електронен микроскоп увеличава обектите, които е изследвал 400 пъти. В днешно време инструментите дори могат да увеличат обект 500 000 пъти.

Медицински и здравословни ползи

Електронният микроскоп е едно от най-важните изобретения за медицината и научните области като биологията. Фантастичните резултати от изследването могат да бъдат постигнати с инструмента.

Особено важен за медицината беше фактът, че вирусите вече могат да бъдат изследвани и с електронен микроскоп. Вирусите са много пъти по-малки от бактериите, така че не могат да бъдат показани подробно със светлинен микроскоп.

Вътрешността на клетката също не може да бъде изследвана точно със светлинния микроскоп. С електронния микроскоп обаче това се промени. Днес опасни заболявания като СПИН (ХИВ) или бяс могат да бъдат изследвани много по-добре с електронни микроскопи.

Електронният микроскоп обаче има и някои недостатъци. Например, изследваните обекти могат да бъдат засегнати от електронния лъч, защото той се нагрява или бързите електрони се сблъскват с цели атоми. В допълнение, разходите за придобиване и поддръжка на електронен микроскоп са много високи. Поради тази причина инструментите се използват главно от изследователски институти или частни доставчици на услуги.