Vantaggi della microscopia elettronica rispetto alla microscopia ottica
Sebbene la risoluzione del microscopio elettronico sia di gran lunga migliore di quella del microscopio ottico, è difficile osservare gli organismi viventi perché deve funzionare in condizioni di vuoto e l'irradiazione del fascio di elettroni farà sì che i campioni biologici subiscano danni da irradiazione. Occorre continuare a studiare anche altri problemi, come la luminosità del cannone elettronico e il miglioramento della qualità della lente elettronica.
Il potere risolutivo è un indice importante del microscopio elettronico, che è correlato all'angolo di incidenza del cono e alla lunghezza d'onda del fascio di elettroni che attraversa il campione. La lunghezza d'onda della luce visibile è compresa tra circa 300 e 700 nanometri e la lunghezza d'onda del fascio di elettroni è correlata alla tensione di accelerazione. Quando la tensione di accelerazione è compresa tra 50 e 100 kV, la lunghezza d'onda del fascio di elettroni è compresa tra circa 0,0053 e 0,0037 nanometri. Poiché la lunghezza d'onda del fascio di elettroni è molto più piccola della lunghezza d'onda della luce visibile, quindi anche se l'angolo del cono del fascio di elettroni è solo l'1% dell'angolo del microscopio ottico, la capacità di risoluzione del microscopio elettronico è ancora di gran lunga migliore di quella del microscopio ottico. microscopio.
Il microscopio elettronico è composto da tre parti: tubo specchio, sistema di vuoto e armadio di alimentazione. Il cilindro ha principalmente un cannone elettronico, una lente elettronica, un portacampione, uno schermo fluorescente, un meccanismo della fotocamera e altri componenti, questi componenti sono solitamente assemblati dall'alto verso il basso in una colonna; il sistema del vuoto è costituito da una pompa a vuoto meccanica, pompe a diffusione e valvole a vuoto, ecc. e attraverso la tubazione di pompaggio collegata al cilindro dello specchio; L'armadio di alimentazione è costituito da un generatore ad alta tensione, dallo stabilizzatore della corrente di eccitazione e da una varietà di unità di controllo regolamentari.
La lente elettronica è una parte importante del cilindro del microscopio elettronico, è simmetrica all'asse del cilindro del campo elettrico spaziale o del campo magnetico in modo che l'elettrone segua l'asse della formazione della focalizzazione del ruolo del vetro convesso lente per rendere il ruolo della messa a fuoco del fascio di luce è simile al ruolo della lente, quindi è chiamata lente elettronica. La maggior parte dei moderni microscopi elettronici utilizza lenti elettromagnetiche, mediante una corrente di eccitazione CC molto stabile attraverso la bobina con una scarpa polare generata dal forte campo magnetico per focalizzare gli elettroni.
Il cannone elettronico è un componente costituito da un catodo caldo di tungsteno, un gate e un catodo. Emette e forma un fascio di elettroni con velocità uniforme, quindi la stabilità della tensione di accelerazione deve essere non inferiore a una parte su diecimila.
I microscopi elettronici possono essere classificati in microscopi elettronici a trasmissione, microscopi elettronici a scansione, microscopi elettronici a riflessione e microscopi elettronici a emissione in base alla loro struttura e utilizzo. Il microscopio elettronico a trasmissione viene spesso utilizzato per osservare chi con i normali microscopi non è in grado di distinguere la struttura fine del materiale; il microscopio elettronico a scansione viene utilizzato principalmente per osservare la morfologia delle superfici solide, ma anche con il diffrattometro a raggi X o lo spettrometro elettronico combinati a formare una microsonda elettronica, utilizzato per l'analisi della composizione del materiale; microscopio elettronico a emissione per lo studio della superficie di autoemissione degli elettroni.
Il fascio di elettroni di un microscopio elettronico a scansione non passa attraverso il campione, ma ne scansiona solo la superficie per eccitare gli elettroni secondari. Un cristallo di scintillazione posto accanto al campione riceve questi elettroni secondari, che vengono amplificati per modulare l'intensità del fascio di elettroni del CRT, modificando così la luminosità sullo schermo fluorescente del CRT. La bobina di deflessione del CRT è sincronizzata con il fascio di elettroni sulla superficie del campione, in modo che lo schermo fluorescente del CRT visualizzi un'immagine topografica della superficie del campione, che è simile al principio di funzionamento dei televisori industriali.
La risoluzione di un microscopio elettronico a scansione è determinata principalmente dal diametro del fascio di elettroni sulla superficie del campione. L'ingrandimento è il rapporto tra l'ampiezza di scansione sul tubo e l'ampiezza di scansione sul campione, che può essere variato continuamente da decine a centinaia di migliaia di volte. I microscopi elettronici a scansione non richiedono campioni molto sottili; l'immagine ha un forte senso di tridimensionalità; e può analizzare la composizione di una sostanza utilizzando informazioni quali elettroni secondari, elettroni assorbiti e raggi X generati dall'interazione del fascio di elettroni con la sostanza.
Il cannone elettronico del microscopio elettronico a scansione, lo specchio di osservazione e il microscopio elettronico a trasmissione sono più o meno la stessa cosa, ma per rendere il fascio di elettroni più fine, nello specchio di osservazione sotto la lente dell'obiettivo viene aggiunto il dispersore, nella lente dell'obiettivo. dotato inoltre di due serie di perpendicolari tra loro all'interno della bobina di scansione. La camera del campione sotto la lente dell'obiettivo è dotata di un tavolino per campioni che può essere spostato, ruotato e inclinato.
