Prednosti elektronske mikroskopije u odnosu na optičku
Elektronski mikroskop je instrument koji koristi elektronske zrake i elektronska sočiva umjesto svjetlosnih snopova i optičkih sočiva zasnovanih na principima elektronske optike za snimanje fine strukture materije pri vrlo velikom povećanju.
Moć razlučivanja elektronskog mikroskopa izražava se malim rastojanjem između dvije susjedne točke koje on može razlučiti. U 1970s, rezolucija transmisionih elektronskih mikroskopa je bila oko 0.3 nanometra (moć razlučivanja ljudskog oka je oko 0,1 milimetar). U današnje vrijeme maksimalno uvećanje elektronskih mikroskopa premašuje 3 miliona puta, dok je maksimalno povećanje optičkih mikroskopa oko 2,000 puta. Stoga se atomi određenih teških metala i uredno raspoređena atomska rešetka u kristalima mogu direktno posmatrati putem elektronskog mikroskopa.
Iako je moć razlučivanja elektronskih mikroskopa daleko bolja od optičkih mikroskopa, elektronski mikroskopi moraju raditi u vakuumskim uvjetima, pa je teško promatrati žive organizme, a zračenje elektronskih zraka može uzrokovati i radijacijsko oštećenje bioloških uzoraka. Ostala pitanja, kao što je poboljšanje svjetline elektronskog topa i kvaliteta elektronskog sočiva, također treba nastaviti sa proučavanjem.
Rezoluciona moć je važan pokazatelj elektronskog mikroskopa, koji je povezan sa uglom upadnog konusa i talasnom dužinom snopa elektrona koji prolazi kroz uzorak. Talasna dužina vidljive svjetlosti je oko 300 do 700 nanometara, a talasna dužina snopa elektrona je povezana sa naponom ubrzanja. Kada je napon ubrzanja 50 do 100 kilovolti, talasna dužina elektronskog snopa je približno 0,0053 do 0,0037 nanometara. Budući da je talasna dužina elektronskog snopa mnogo manja od talasne dužine vidljive svetlosti, čak i ako je ugao konusa snopa elektrona samo 1% od onog optičkog mikroskopa, moć razlučivanja elektronskog mikroskopa je i dalje daleko bolja od one optičkog mikroskopa.
Elektronski mikroskop se sastoji od tri dijela: cijevi sočiva, vakuumskog sistema i strujnog ormarića. Cijev sočiva uglavnom uključuje komponente kao što su elektronski pištolj, elektronska sočiva, držač uzorka, fluorescentni ekran i mehanizam kamere. Ove komponente se obično sklapaju u cilindar od vrha do dna; vakuumski sistem se sastoji od mehaničke vakuum pumpe, difuzione pumpe, vakuumskog ventila itd., a pumpa se kroz Gasovod je spojen na cijev sočiva; energetski ormar se sastoji od visokonaponskog generatora, stabilizatora pobudne struje i raznih upravljačkih jedinica za podešavanje.
Elektronsko sočivo je važna komponenta cijevi elektronskog mikroskopa. Koristi prostorno električno polje ili magnetsko polje koje je simetrično u odnosu na os cijevi da savije putanju elektrona prema osi kako bi formirao fokus. Njegova funkcija je slična onoj staklene konveksne leće za fokusiranje zraka, pa se naziva elektronska leća. . Većina modernih elektronskih mikroskopa koristi elektromagnetna sočiva. Snažno magnetsko polje generirano vrlo stabilnom istosmjernom strujom pobude koja prolazi kroz zavojnicu s polnim cipelama fokusira elektrone.
Elektronski top je komponenta koja se sastoji od vruće katode od volframove niti, rešetke i katode. Može emitovati i formirati snopove elektrona sa ujednačenom brzinom, tako da stabilnost ubrzavajućeg napona ne smije biti manja od jedne desethiljaditinke.
Elektronski mikroskopi se mogu podijeliti na transmisione elektronske mikroskope, skenirajuće elektronske mikroskope, refleksione elektronske mikroskope i emisione elektronske mikroskope prema njihovoj strukturi i namjeni. Transmisioni elektronski mikroskopi se često koriste za posmatranje sitnih materijalnih struktura koje se ne mogu razlikovati običnim mikroskopima; skenirajući elektronski mikroskopi se uglavnom koriste za posmatranje morfologije čvrstih površina, a takođe se mogu kombinovati sa rendgenskim difraktometrima ili spektrometrima elektronske energije za formiranje elektrona. Mikrosonde se koriste za analizu sastava materijala; emisioni elektronski mikroskopi se koriste za proučavanje samoemitujućih elektronskih površina.
